JPH09308200A - 永久磁石式回転電機 - Google Patents
永久磁石式回転電機Info
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- JPH09308200A JPH09308200A JP11766896A JP11766896A JPH09308200A JP H09308200 A JPH09308200 A JP H09308200A JP 11766896 A JP11766896 A JP 11766896A JP 11766896 A JP11766896 A JP 11766896A JP H09308200 A JPH09308200 A JP H09308200A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速回転時に電圧を調整・抑制し、低速
回転から高速回転までの広範囲の運転を実現することに
ある。 【解決手段】 電機子コイル１２が装着されているステ
ータ１と、このステータに対して所定の空隙を介して主
界磁の永久磁石１４が対向配置されたロータ３と、所定
の条件が成立した時、前記永久磁石の磁気回路を短絡す
る可動磁性体２２を有する界磁弱め機構４とを設けた永
久磁石式回転電機である。
回転から高速回転までの広範囲の運転を実現することに
ある。 【解決手段】 電機子コイル１２が装着されているステ
ータ１と、このステータに対して所定の空隙を介して主
界磁の永久磁石１４が対向配置されたロータ３と、所定
の条件が成立した時、前記永久磁石の磁気回路を短絡す
る可動磁性体２２を有する界磁弱め機構４とを設けた永
久磁石式回転電機である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石を用いた永
久磁石式回転電機に関する。
久磁石式回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、軸方向永久磁石界磁方式の回転
電機は以下のような構成となっている。この回転電機は
ステータとロータが所定の空隙をもって対向配置され、
そのうちステータ側は、電機子鉄心を有し、この電機子
鉄心にはコイルが巻装されている。ロータ側は、界磁磁
束を発生する永久磁石が固定・配置されている。
電機は以下のような構成となっている。この回転電機は
ステータとロータが所定の空隙をもって対向配置され、
そのうちステータ側は、電機子鉄心を有し、この電機子
鉄心にはコイルが巻装されている。ロータ側は、界磁磁
束を発生する永久磁石が固定・配置されている。
【０００３】この永久磁石式回転電機は、小型・高出力
でメンテナンス性に優れ、かつ、誘導機に比べて励磁電
流の可変が可能であるために制御性に優れており、最近
では、電気推進システム等を含む多くの技術分野で広く
利用されている。
でメンテナンス性に優れ、かつ、誘導機に比べて励磁電
流の可変が可能であるために制御性に優れており、最近
では、電気推進システム等を含む多くの技術分野で広く
利用されている。
【０００４】本来、電気自動車等の電気推進システムや
コンプレッサ等に使用するモータは、低速領域では定ト
ルク運転であるが、高速領域では定出力運転となる。従
って、定トルク領域では端子電圧が回転数にほぼ比例し
て大きくなるが、定出力領域ではトルクが小さく、電流
も少なくてよいことから、電圧が一定の値となることが
望ましい。
コンプレッサ等に使用するモータは、低速領域では定ト
ルク運転であるが、高速領域では定出力運転となる。従
って、定トルク領域では端子電圧が回転数にほぼ比例し
て大きくなるが、定出力領域ではトルクが小さく、電流
も少なくてよいことから、電圧が一定の値となることが
望ましい。
【０００５】しかし、永久磁石式回転電機は、界磁に永
久磁石を用いているので、界磁磁束は一定となる。その
結果、電機子コイルと鎖交する磁束量は一定であるが、
ロータの回転数を上げると、この回転数に比例して誘起
電圧が高くなるので、回転電機前段側のインバータの電
圧よりも高くなると、インバータ側から回転電機に電流
が流れ込まなくなり、回転電機の回転が不能となる。こ
の回転電機の高速回転を可能とする場合には、単純にイ
ンバータの電圧を大きくすればよいが、インバータの皮
相電力が大きくなり、インバータは大型化し、また変換
効率も悪くなる。
久磁石を用いているので、界磁磁束は一定となる。その
結果、電機子コイルと鎖交する磁束量は一定であるが、
ロータの回転数を上げると、この回転数に比例して誘起
電圧が高くなるので、回転電機前段側のインバータの電
圧よりも高くなると、インバータ側から回転電機に電流
が流れ込まなくなり、回転電機の回転が不能となる。こ
の回転電機の高速回転を可能とする場合には、単純にイ
ンバータの電圧を大きくすればよいが、インバータの皮
相電力が大きくなり、インバータは大型化し、また変換
効率も悪くなる。
【０００６】そこで、従来、界磁磁束と逆方向に作用す
る電機子反作用のｄ軸成分（ベクトル成分）の電機子電
流を流すことにより、電機子コイルと鎖交する界磁磁束
を低下させるようにした等価的な弱め界磁制御の技術が
用いられている。
る電機子反作用のｄ軸成分（ベクトル成分）の電機子電
流を流すことにより、電機子コイルと鎖交する界磁磁束
を低下させるようにした等価的な弱め界磁制御の技術が
用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような弱め界磁制御技術は、永久磁石の比透磁率が真空
の比透磁率（１．０）に近い値（１．１）となるので、
電機子側からロータ側の界磁をみたとき、磁気的空隙長
が永久磁石厚みと機械的空隙長との和となり、非常に大
きくなる。その結果、弱め界磁の効果を適切に得るため
には、ｄ軸の電機子電流がかなり大きくしなければなら
ず、効率的，温度的に問題となり、実用上の面からも問
題がある。
ような弱め界磁制御技術は、永久磁石の比透磁率が真空
の比透磁率（１．０）に近い値（１．１）となるので、
電機子側からロータ側の界磁をみたとき、磁気的空隙長
が永久磁石厚みと機械的空隙長との和となり、非常に大
きくなる。その結果、弱め界磁の効果を適切に得るため
には、ｄ軸の電機子電流がかなり大きくしなければなら
ず、効率的，温度的に問題となり、実用上の面からも問
題がある。
【０００８】また、永久磁石自身にも電機子反作用によ
って反磁界が直接加わるといった問題があり、さらに特
性が劣化（減磁）するおそれがある上、磁束弱め中のイ
ンバータの故障も問題となる。これは、磁束弱めを行っ
ている最中に、何らかの理由によってインバータが動作
しなくなった時、慣性で回り続けるロータによって発生
する逆起電力による高い電圧がそのままインバータ或い
は直流側に流れ込んで種々の回路に悪影響を与える可能
性がある。
って反磁界が直接加わるといった問題があり、さらに特
性が劣化（減磁）するおそれがある上、磁束弱め中のイ
ンバータの故障も問題となる。これは、磁束弱めを行っ
ている最中に、何らかの理由によってインバータが動作
しなくなった時、慣性で回り続けるロータによって発生
する逆起電力による高い電圧がそのままインバータ或い
は直流側に流れ込んで種々の回路に悪影響を与える可能
性がある。
【０００９】そこで、従来の弱め界磁制御技術では、イ
ンバータ等の異常の問題が考えられるので、高速回転域
の幅を狭めた状態で使用しており、より広い回転速度範
囲の運転が難しい。
ンバータ等の異常の問題が考えられるので、高速回転域
の幅を狭めた状態で使用しており、より広い回転速度範
囲の運転が難しい。
【００１０】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、低速回転から高速回転まで広範囲の運転を可能と
し、特に高速回転時や前段回路の異常時等に確実に誘起
電圧を抑制し、前段回路に何ら悪影響を及ぼさない安全
性の高い永久磁石式回転電機を提供することにある。
で、低速回転から高速回転まで広範囲の運転を可能と
し、特に高速回転時や前段回路の異常時等に確実に誘起
電圧を抑制し、前段回路に何ら悪影響を及ぼさない安全
性の高い永久磁石式回転電機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、電機子コイルが装着されているステータ
と、このステータに対して所定の空隙を介して主界磁の
永久磁石が対向配置されたロータと、ロータが所定値以
上の高速回転となったとき、前記ロータの前段側回路が
異常となったとき、所定値以上の負荷状態となったと
き、永久磁石の磁気回路を短絡する可動磁性体を有する
界磁弱め機構とを設けた永久磁石式回転電機である。
決するために、電機子コイルが装着されているステータ
と、このステータに対して所定の空隙を介して主界磁の
永久磁石が対向配置されたロータと、ロータが所定値以
上の高速回転となったとき、前記ロータの前段側回路が
異常となったとき、所定値以上の負荷状態となったと
き、永久磁石の磁気回路を短絡する可動磁性体を有する
界磁弱め機構とを設けた永久磁石式回転電機である。
【００１２】なお、界磁弱め機構としては、下記する複
数の構成のものが考えられる。 （１） その１つは、Ｔ字形状に形成され、その前端部
側が永久磁石に対して所定の空隙をもって可動可能に配
置され、後端部の一側部方向に舌片をもつ前記可動磁性
体と、この可動磁性体を挿通する長孔が形成され、通常
運転時，当該可動磁性体の舌片が係合されるストッパ
と、前記所定の条件のとき、前記ストッパを移動させて
前記長孔から舌片を離脱するストッパ押し部材とを有
し、この離脱された可動磁性体がロータ回転の遠心力お
よび永久磁石の磁力を利用して当該永久磁石に密着させ
る構成である。 （２） 他の１つは、永久磁石に対して所定の空隙をも
って可動可能に配置された板状の可動磁性体と、この可
動磁性体と回転軸とを接続し、弾性力とロータ回転の遠
心力と永久磁石の磁力とに抗して可動磁性体を前記永久
磁石に密着させる弾性体とを設けた構成である。 （３） さらに、他の１つは、Ｔ字形状に形成され、そ
の前端部側が永久磁石に対して所定の空隙をもって可動
可能に配置され、後端部の一側部方向にテーパ部付き突
片をもつ前記可動磁性体と、この可動磁性体のテーパ部
と対向する側にテーパ部をもつスリップリングと、前記
所定の条件のとき、前記スリップリングを所定距離後退
させ、前記可動磁性体がロータ回転の遠心力および永久
磁石の磁力を利用して当該永久磁石に密着させる駆動制
御部とを設けた構成である。 （４） さらに、他の１つは、永久磁石に対して所定の
空隙をもって可動可能に配置された可動磁性体と、この
可動磁性体の前記永久磁石とは反対側に設置され、前記
可動磁性体を吸着・離脱させる電磁石とを設けた構成で
ある。
数の構成のものが考えられる。 （１） その１つは、Ｔ字形状に形成され、その前端部
側が永久磁石に対して所定の空隙をもって可動可能に配
置され、後端部の一側部方向に舌片をもつ前記可動磁性
体と、この可動磁性体を挿通する長孔が形成され、通常
運転時，当該可動磁性体の舌片が係合されるストッパ
と、前記所定の条件のとき、前記ストッパを移動させて
前記長孔から舌片を離脱するストッパ押し部材とを有
し、この離脱された可動磁性体がロータ回転の遠心力お
よび永久磁石の磁力を利用して当該永久磁石に密着させ
る構成である。 （２） 他の１つは、永久磁石に対して所定の空隙をも
って可動可能に配置された板状の可動磁性体と、この可
動磁性体と回転軸とを接続し、弾性力とロータ回転の遠
心力と永久磁石の磁力とに抗して可動磁性体を前記永久
磁石に密着させる弾性体とを設けた構成である。 （３） さらに、他の１つは、Ｔ字形状に形成され、そ
の前端部側が永久磁石に対して所定の空隙をもって可動
可能に配置され、後端部の一側部方向にテーパ部付き突
片をもつ前記可動磁性体と、この可動磁性体のテーパ部
と対向する側にテーパ部をもつスリップリングと、前記
所定の条件のとき、前記スリップリングを所定距離後退
させ、前記可動磁性体がロータ回転の遠心力および永久
磁石の磁力を利用して当該永久磁石に密着させる駆動制
御部とを設けた構成である。 （４） さらに、他の１つは、永久磁石に対して所定の
空隙をもって可動可能に配置された可動磁性体と、この
可動磁性体の前記永久磁石とは反対側に設置され、前記
可動磁性体を吸着・離脱させる電磁石とを設けた構成で
ある。
【００１３】本発明は、以上のような手段を講じたこと
により、界磁弱め機構は、ロータの所定値以上の高速回
転、ロータ前段側回路の異常、所定値以上の負荷状態と
なったとき、ロータ回転の遠心力および永久磁石の磁力
等を利用して可動磁性体を移動させて永久磁石に密着さ
せるので、永久磁石の磁気回路が短絡され、この永久磁
石の磁束の一部が可動磁性体を通って漏れ磁束となるの
で、電機子コイルとの鎖交磁束量が減少し、回転電機か
ら発生する電圧を抑えることができる。
により、界磁弱め機構は、ロータの所定値以上の高速回
転、ロータ前段側回路の異常、所定値以上の負荷状態と
なったとき、ロータ回転の遠心力および永久磁石の磁力
等を利用して可動磁性体を移動させて永久磁石に密着さ
せるので、永久磁石の磁気回路が短絡され、この永久磁
石の磁束の一部が可動磁性体を通って漏れ磁束となるの
で、電機子コイルとの鎖交磁束量が減少し、回転電機か
ら発生する電圧を抑えることができる。
【００１４】
（第１の実施の形態）図１および図２は本発明に係わる
永久磁石式回転電機の一実施形態を示す回転軸方向断面
図および界磁弱め機構図である。なお、この実施の形態
は、軸方向ギャップであり、かつ、４極構造の回転電機
の適用例である。
永久磁石式回転電機の一実施形態を示す回転軸方向断面
図および界磁弱め機構図である。なお、この実施の形態
は、軸方向ギャップであり、かつ、４極構造の回転電機
の適用例である。
【００１５】先ず、本発明に係わる永久磁石式回転電機
を説明するに先立ち、従来の回転電機との関係を説明す
る。従来、永久磁石式回転電機に対し、負のｄ軸電流の
電機子反作用による永久磁石の磁束を低減させて端子電
圧を調整する等価弱め界磁制御法があるが、永久磁石の
磁束量を低減させるにはかなりの電機子電流を必要とす
る。このため、電機子反作用による弱め界磁の効果は小
さく、高速回転領域を拡大することは難しい。また、永
久磁石に電機子反作用により反磁界が直接加わり、減磁
するおそれがある。
を説明するに先立ち、従来の回転電機との関係を説明す
る。従来、永久磁石式回転電機に対し、負のｄ軸電流の
電機子反作用による永久磁石の磁束を低減させて端子電
圧を調整する等価弱め界磁制御法があるが、永久磁石の
磁束量を低減させるにはかなりの電機子電流を必要とす
る。このため、電機子反作用による弱め界磁の効果は小
さく、高速回転領域を拡大することは難しい。また、永
久磁石に電機子反作用により反磁界が直接加わり、減磁
するおそれがある。
【００１６】そこで、本発明に係わる永久磁石式回転電
機は、以上の観点を踏まえつつ、実現したものであり、
以下、具体的に説明する。すなわち、この回転電機は、
断面凹形状に形成されたステータ１と、このステータ１
の凹形状をなす空隙部分に回転軸２を介して回転可能に
軸支されたロータ３と、界磁弱め機構４とによって構成
されている。
機は、以上の観点を踏まえつつ、実現したものであり、
以下、具体的に説明する。すなわち、この回転電機は、
断面凹形状に形成されたステータ１と、このステータ１
の凹形状をなす空隙部分に回転軸２を介して回転可能に
軸支されたロータ３と、界磁弱め機構４とによって構成
されている。
【００１７】前記ステータ１は、ケイ素鋼板を積層して
なる電機子鉄心１１によって構成され、この電機子鉄心
１１には電機子コイル１２が巻装されている。一方、ロ
ータ３は、ロータ鉄心１３で構成され、このロータ鉄心
１３の表面に異極の関係にある４個の永久磁石１４が固
定・配置されている。この永久磁石１４は、ステータ１
側と対峙する側に例えばＳ極、その反対側にＮ極が位置
するように配置され、永久磁石１４から発生する界磁磁
束がステータ１の電機子鉄心１１および回転軸２を通っ
て一巡するようになっている。
なる電機子鉄心１１によって構成され、この電機子鉄心
１１には電機子コイル１２が巻装されている。一方、ロ
ータ３は、ロータ鉄心１３で構成され、このロータ鉄心
１３の表面に異極の関係にある４個の永久磁石１４が固
定・配置されている。この永久磁石１４は、ステータ１
側と対峙する側に例えばＳ極、その反対側にＮ極が位置
するように配置され、永久磁石１４から発生する界磁磁
束がステータ１の電機子鉄心１１および回転軸２を通っ
て一巡するようになっている。
【００１８】前記界磁弱め機構４は、回転軸２のロータ
固定ベースと永久磁石１４との間に所定の隙間２１を形
成するとともに、この隙間２３１から回転軸心方向にＴ
字形状の可動磁性体２２が進退可能にストッパ２３に挿
入されている。
固定ベースと永久磁石１４との間に所定の隙間２１を形
成するとともに、この隙間２３１から回転軸心方向にＴ
字形状の可動磁性体２２が進退可能にストッパ２３に挿
入されている。
【００１９】この可動磁性体２２は、その前端部が隙間
２１部分に位置し、後端部の一側部方向に舌片２２ａが
形成されている。ストッパ２３は、ロータ固定ベースの
回転軸方向となる一側面から可動磁性体２２の挿入方向
と直交する方向に進退自在に挿入され、図２に示すよう
に例えば楕円形状の長孔２３ａが形成されている。そし
て、常時は、可動磁性体２２の舌片２２ａがストッパ２
３の長孔２３ａに係合されており、ストッパ押し部材２
４により押されてストッパ２３が所定距離だけ移動した
とき、長孔２３ａから外れるような構成となっている。
２１部分に位置し、後端部の一側部方向に舌片２２ａが
形成されている。ストッパ２３は、ロータ固定ベースの
回転軸方向となる一側面から可動磁性体２２の挿入方向
と直交する方向に進退自在に挿入され、図２に示すよう
に例えば楕円形状の長孔２３ａが形成されている。そし
て、常時は、可動磁性体２２の舌片２２ａがストッパ２
３の長孔２３ａに係合されており、ストッパ押し部材２
４により押されてストッパ２３が所定距離だけ移動した
とき、長孔２３ａから外れるような構成となっている。
【００２０】従って、以上のような構成の実施の形態に
よれば、低速回転および所定値以下の高速回転を含む通
常回転時、ストッパ押し部材２４はストッパ２３から所
定の間隔だけ離れた位置に設定されている。さらに、可
動磁性体２２は、ストッパ２３の長孔２３ａに挿入さ
れ、当該可動磁性体２２の舌片２２ａが長孔２３ａの一
端側に係合され、永久磁石１４と所定の空隙をもって配
置されている。
よれば、低速回転および所定値以下の高速回転を含む通
常回転時、ストッパ押し部材２４はストッパ２３から所
定の間隔だけ離れた位置に設定されている。さらに、可
動磁性体２２は、ストッパ２３の長孔２３ａに挿入さ
れ、当該可動磁性体２２の舌片２２ａが長孔２３ａの一
端側に係合され、永久磁石１４と所定の空隙をもって配
置されている。
【００２１】この状態においてロータ３が回転すると、
その回転数に比例して誘起電圧が大きくなっていく。そ
して、ロータ３の回転数が高くなり、所定の回転数以上
の高速回転となったとき、ストッパ押し部材２４がスト
ッパ２３を所定距離だけ押し込むように前進する。ここ
で、ストッパ２３の移動に伴なって長孔２３ａの位置も
移動するので、動磁性体２２の舌片２２ａがストッパ２
３の長孔２３ａから外れる。
その回転数に比例して誘起電圧が大きくなっていく。そ
して、ロータ３の回転数が高くなり、所定の回転数以上
の高速回転となったとき、ストッパ押し部材２４がスト
ッパ２３を所定距離だけ押し込むように前進する。ここ
で、ストッパ２３の移動に伴なって長孔２３ａの位置も
移動するので、動磁性体２２の舌片２２ａがストッパ２
３の長孔２３ａから外れる。
【００２２】その結果、可動磁性体２２が可動状態にな
るので、ロータ回転の遠心力と永久磁石１４の磁力とに
より永久磁石１４に密着する。つまり、可動磁性体２２
は永久磁石１４の両極に短絡し漏れ磁気回路となる。こ
れにより、永久磁石１４の磁束の一部が可動磁性体２２
を通って漏れ磁束となり、電機子コイル１２との鎖交磁
束量が減少し、回転速度が抑制されるので、誘起電圧が
抑制される。
るので、ロータ回転の遠心力と永久磁石１４の磁力とに
より永久磁石１４に密着する。つまり、可動磁性体２２
は永久磁石１４の両極に短絡し漏れ磁気回路となる。こ
れにより、永久磁石１４の磁束の一部が可動磁性体２２
を通って漏れ磁束となり、電機子コイル１２との鎖交磁
束量が減少し、回転速度が抑制されるので、誘起電圧が
抑制される。
【００２３】なお、上記実施の形態は、ロータ３の回転
数が所定の回転数以上になったとき、ストッパ押し部材
２４を駆動する構成としたが、例えば所定の回転数以上
の高速回転を検出せず、何らかの原因でインバータ等が
動作しなくなる等の非常時にストッパ押し部材２４を駆
動させる構成でもよい。この場合にも可動磁性体２２が
永久磁石１４の両極を短絡することにより、永久磁石１
４の磁束の一部が漏れ磁束となり、電機子コイル１２と
の鎖交磁束量が減少する。その結果、ロータ３は慣性で
回り続けても、逆起電力による高い電圧を抑えることが
でき、インバータ或いは直流側に悪影響を及ぼすような
ことがない。 （第２の実施の形態）図３および図４は本発明に係わる
永久磁石式回転電機の他の実施形態を示すロータ構成図
および回転軸方向断面図である。
数が所定の回転数以上になったとき、ストッパ押し部材
２４を駆動する構成としたが、例えば所定の回転数以上
の高速回転を検出せず、何らかの原因でインバータ等が
動作しなくなる等の非常時にストッパ押し部材２４を駆
動させる構成でもよい。この場合にも可動磁性体２２が
永久磁石１４の両極を短絡することにより、永久磁石１
４の磁束の一部が漏れ磁束となり、電機子コイル１２と
の鎖交磁束量が減少する。その結果、ロータ３は慣性で
回り続けても、逆起電力による高い電圧を抑えることが
でき、インバータ或いは直流側に悪影響を及ぼすような
ことがない。 （第２の実施の形態）図３および図４は本発明に係わる
永久磁石式回転電機の他の実施形態を示すロータ構成図
および回転軸方向断面図である。
【００２４】この実施の形態は、界磁弱め機構４とし
て、回転軸２のロータ固定ベースと永久磁石１４との間
に所定の隙間３１が形成され、この隙間３１部分に板状
の可動磁性体３２を配置されている。さらに、可動磁性
体３２と回転軸２がスプリング等の弾性部材３３を接続
されている。
て、回転軸２のロータ固定ベースと永久磁石１４との間
に所定の隙間３１が形成され、この隙間３１部分に板状
の可動磁性体３２を配置されている。さらに、可動磁性
体３２と回転軸２がスプリング等の弾性部材３３を接続
されている。
【００２５】このような構成の実施の形態によれば、低
速回転から所定の高速回転までは、弾性部材３３の弾性
力が遠心力＋磁力よりも勝るように設定されている。そ
のため、ある負荷状態または定トルク領域では、可動磁
性体３２が永久磁石１４から離れているので、永久磁石
１４は本来の性能を発揮し、電機子コイル１２との鎖交
磁束量が大きくなる。
速回転から所定の高速回転までは、弾性部材３３の弾性
力が遠心力＋磁力よりも勝るように設定されている。そ
のため、ある負荷状態または定トルク領域では、可動磁
性体３２が永久磁石１４から離れているので、永久磁石
１４は本来の性能を発揮し、電機子コイル１２との鎖交
磁束量が大きくなる。
【００２６】一方、高速回転時には、ロータ回転の遠心
力＋磁力がバネ弾性力より大きくなるように設定する。
その結果、高速回転領域では、バネ弾性力に抗して永久
磁石１４が可動磁性体３２を密着することにより、永久
磁石１４の磁気回路を短絡する磁路が形成され、界磁磁
束の一部がバイパスされるので、永久磁石１４の磁束の
一部が漏れ磁束となり、電機子コイル１２との鎖交磁束
量が減少する。これにより、回転電機の端子電圧を低下
させることができ、インバータから回転電機に電流が流
れ込まないといった不都合な問題がなくなり、広範囲の
回転領域にわたって運転が可能となる。 （第３の実施の形態）図５および図６は本発明に係わる
永久磁石式回転電機の一実施形態を示す回転軸方向断面
図および界磁弱め機構図である。
力＋磁力がバネ弾性力より大きくなるように設定する。
その結果、高速回転領域では、バネ弾性力に抗して永久
磁石１４が可動磁性体３２を密着することにより、永久
磁石１４の磁気回路を短絡する磁路が形成され、界磁磁
束の一部がバイパスされるので、永久磁石１４の磁束の
一部が漏れ磁束となり、電機子コイル１２との鎖交磁束
量が減少する。これにより、回転電機の端子電圧を低下
させることができ、インバータから回転電機に電流が流
れ込まないといった不都合な問題がなくなり、広範囲の
回転領域にわたって運転が可能となる。 （第３の実施の形態）図５および図６は本発明に係わる
永久磁石式回転電機の一実施形態を示す回転軸方向断面
図および界磁弱め機構図である。
【００２７】この回転電機における界磁弱め機構４は、
回転軸２のロータ固定ベースと永久磁石１４との間に所
定の隙間４１が形成され、この隙間４１から回転軸心方
向にＴ字形状の可動磁性体４２が進退可能に挿入されて
いる。
回転軸２のロータ固定ベースと永久磁石１４との間に所
定の隙間４１が形成され、この隙間４１から回転軸心方
向にＴ字形状の可動磁性体４２が進退可能に挿入されて
いる。
【００２８】この可動磁性体４２は、その前端部が隙間
４１部分に配置され、後端部の一側部方向に折曲して内
側部分をテーパ状とした突片４２ａが形成されている。
そして、可動磁性体４２の進退方向と直交する方向にテ
ーパ部をもつスリップリング４３が進退可能に設けられ
ている。そして、このスリップリング４３のテーパ部と
突片４２ａのテーパ部とが互いに係合し合う状態に設定
されている。
４１部分に配置され、後端部の一側部方向に折曲して内
側部分をテーパ状とした突片４２ａが形成されている。
そして、可動磁性体４２の進退方向と直交する方向にテ
ーパ部をもつスリップリング４３が進退可能に設けられ
ている。そして、このスリップリング４３のテーパ部と
突片４２ａのテーパ部とが互いに係合し合う状態に設定
されている。
【００２９】このような構成の実施の形態によれば、回
転数，負荷，温度，インバータ等野異常に伴なって、ス
リップリング４３が後退するように移動すると、突片４
２ａのテーパ部が遠心力＋磁力のバランスの下にスリッ
プリング４３のテーパ部に係合しつつ永久磁石１４に近
づくように可動し、永久磁石１４に密着させることがで
きる。これによって第１，第２の実施の形態と同様に可
動磁性体４２が永久磁石１４の両極を短絡し、永久磁石
１４の磁束の一部が漏れ磁束となり、電機子コイル１２
との鎖交磁束量を減少させることができる。
転数，負荷，温度，インバータ等野異常に伴なって、ス
リップリング４３が後退するように移動すると、突片４
２ａのテーパ部が遠心力＋磁力のバランスの下にスリッ
プリング４３のテーパ部に係合しつつ永久磁石１４に近
づくように可動し、永久磁石１４に密着させることがで
きる。これによって第１，第２の実施の形態と同様に可
動磁性体４２が永久磁石１４の両極を短絡し、永久磁石
１４の磁束の一部が漏れ磁束となり、電機子コイル１２
との鎖交磁束量を減少させることができる。
【００３０】この実施の形態の場合には、自由な条件設
定の下にスリップリング４３を駆動すれば、回転電機の
最適な運転を確保できる。 （第４の実施の形態）図７は本発明に係わる永久磁石式
回転電機の一実施形態を示す回転軸方向断面図である。
定の下にスリップリング４３を駆動すれば、回転電機の
最適な運転を確保できる。 （第４の実施の形態）図７は本発明に係わる永久磁石式
回転電機の一実施形態を示す回転軸方向断面図である。
【００３１】この回転電機における界磁弱め機構４は、
回転軸２のロータ固定ベースと永久磁石１４との間に所
定の隙間５１が形成され、この隙間５１部分に板状の可
動磁性体５２が配置されている。さらに、板状の可動磁
性体５２の永久磁石１４とは反対側に電磁石５３を配置
し、この電磁石５３の励磁および非励磁制御により、可
動磁性体５２を永久磁石１４に密着させたり、離反させ
たりする構成である。
回転軸２のロータ固定ベースと永久磁石１４との間に所
定の隙間５１が形成され、この隙間５１部分に板状の可
動磁性体５２が配置されている。さらに、板状の可動磁
性体５２の永久磁石１４とは反対側に電磁石５３を配置
し、この電磁石５３の励磁および非励磁制御により、可
動磁性体５２を永久磁石１４に密着させたり、離反させ
たりする構成である。
【００３２】このような構成の実施形態によれば、第３
の実施の形態と同様に回転数，負荷，温度，インバータ
の異常等の条件の下に、電磁石５３を非励磁または励磁
制御することにより、電磁石５３から可動磁性体５２か
ら離反するようにすれば、遠心力＋磁力により、可動磁
性体５２を永久磁石１４に密着させることができ、第１
ないし第３の実施の形態と同様な動作ないし機能を発揮
させることが可能である。 なお、上記各実施の形態
は、軸方向ギャップの永久磁石式回転電機に適用した
が、ラジアルギャップの永久磁石式回転電機や永久磁石
式リニアモータにも同様に適用できることは言うまでも
ない。
の実施の形態と同様に回転数，負荷，温度，インバータ
の異常等の条件の下に、電磁石５３を非励磁または励磁
制御することにより、電磁石５３から可動磁性体５２か
ら離反するようにすれば、遠心力＋磁力により、可動磁
性体５２を永久磁石１４に密着させることができ、第１
ないし第３の実施の形態と同様な動作ないし機能を発揮
させることが可能である。 なお、上記各実施の形態
は、軸方向ギャップの永久磁石式回転電機に適用した
が、ラジアルギャップの永久磁石式回転電機や永久磁石
式リニアモータにも同様に適用できることは言うまでも
ない。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
速回転時等の一定の条件下で永久磁石に可動磁性体を密
着させることにより、永久磁石による電機子コイルの鎖
交磁束量を調整できるので、電圧を調整・抑制でき、低
速回転から高速回転までの広範囲の運転を実現できる。
速回転時等の一定の条件下で永久磁石に可動磁性体を密
着させることにより、永久磁石による電機子コイルの鎖
交磁束量を調整できるので、電圧を調整・抑制でき、低
速回転から高速回転までの広範囲の運転を実現できる。
【図１】 本発明に係わる永久磁石式回転電機の一実施
の形態を示す回転軸方向断面図。
の形態を示す回転軸方向断面図。
【図２】 図１に示す界磁弱め機構の断面図。
【図３】 本発明に係わる永久磁石式回転電機を構成す
るロータ側の一実施の形態を示す径方向断面図および軸
方向断面図。
るロータ側の一実施の形態を示す径方向断面図および軸
方向断面図。
【図４】 本発明に係わる永久磁石式回転電機の他の実
施の形態を示す回転軸方向断面図。
施の形態を示す回転軸方向断面図。
【図５】 本発明に係わる永久磁石式回転電機の更に他
の実施の形態を示す回転軸方向断面図。
の実施の形態を示す回転軸方向断面図。
【図６】 図５に示す界磁弱め機構の断面図。
【図７】 本発明に係わる永久磁石式回転電機の更に他
の実施の形態を示す回転軸方向断面図。
の実施の形態を示す回転軸方向断面図。
１…ステータ ２…回転軸 ３…ロータ ４…界磁弱め機構 １２…電機子コイル １４…永久磁石 ２１、３２、４２、５２…可動磁性体 ２３…ストッパ ３３…弾性部材 ４３…スリップリング ５３…電磁石
Claims (6)
- 【請求項１】 電機子コイルが装着されているステータ
と、 このステータに対して所定の空隙を介して主界磁の永久
磁石が対向配置されたロータと、 所定の条件が成立した時、前記永久磁石の磁気回路を短
絡する可動磁性体を有する界磁弱め機構と、 を備えたことを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 【請求項２】 所定の条件は、前記ロータの所定値以上
の高速回転、前記ロータの前段側回路の異常、所定値以
上の負荷状態の何れ１つである請求項１記載の永久磁石
式回転電機。 - 【請求項３】 界磁弱め機構は、Ｔ字形状に形成され、
その前端部側が永久磁石に対して所定の空隙をもって可
動可能に配置され、後端部の一側部方向に舌片をもつ前
記可動磁性体と、この可動磁性体を挿通する長孔が形成
され、通常運転時，当該可動磁性体の舌片が係合される
ストッパと、前記所定の条件のとき、前記ストッパを移
動させて前記長孔から舌片を離脱するストッパ押し部材
とを備え、この離脱された可動磁性体がロータ回転の遠
心力および永久磁石の磁力を利用して当該永久磁石に密
着させることを特徴とする請求項１記載の永久磁石式回
転電機。 - 【請求項４】 界磁弱め機構は、前記永久磁石に対して
所定の空隙をもって可動可能に配置された板状の可動磁
性体と、この可動磁性体と回転軸とを接続し、弾性力と
ロータ回転の遠心力と永久磁石の磁力とに抗して可動磁
性体を前記永久磁石に密着させる弾性体とを備えたこと
を特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転電機。 - 【請求項５】 界磁弱め機構は、Ｔ字形状に形成され、
その前端部側が永久磁石に対して所定の空隙をもって可
動可能に配置され、後端部の一側部方向にテーパ部付き
突片をもつ前記可動磁性体と、この可動磁性体のテーパ
部と対向する側にテーパ部をもつスリップリングと、前
記所定の条件のとき、前記スリップリングを所定距離後
退させ、前記可動磁性体がロータ回転の遠心力および永
久磁石の磁力を利用して当該永久磁石に密着させる駆動
制御部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の永久
磁石式回転電機。 - 【請求項６】 界磁弱め機構は、永久磁石に対して所定
の空隙をもって可動可能に配置された可動磁性体と、こ
の可動磁性体の前記永久磁石とは反対側に設置され、前
記可動磁性体を吸着・離脱させる電磁石とを備えたこと
を特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11766896A JPH09308200A (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 永久磁石式回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11766896A JPH09308200A (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 永久磁石式回転電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09308200A true JPH09308200A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14717333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11766896A Pending JPH09308200A (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 永久磁石式回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09308200A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004015847A1 (ja) * | 2002-08-09 | 2004-02-19 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | 回転電機及び電動車両 |
| EP1330010A4 (en) * | 2000-09-01 | 2007-06-20 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | ELECTRIC MOTOR |
| JP2007221881A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機 |
| JP2007252184A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機 |
| US7309941B2 (en) | 2003-03-31 | 2007-12-18 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Rotating electric machine and electric vehicle |
| CN102437707A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-05-02 | 浙江大学 | 机械调磁式开关磁链永磁直线同步电机 |
| JP2021177474A (ja) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | 株式会社東芝 | 電極の操作機構 |
-
1996
- 1996-05-13 JP JP11766896A patent/JPH09308200A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1330010A4 (en) * | 2000-09-01 | 2007-06-20 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | ELECTRIC MOTOR |
| WO2004015847A1 (ja) * | 2002-08-09 | 2004-02-19 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | 回転電機及び電動車両 |
| US7408278B2 (en) | 2002-08-09 | 2008-08-05 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Motor-generator with adjustable axial gap for vehicle |
| US7309941B2 (en) | 2003-03-31 | 2007-12-18 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Rotating electric machine and electric vehicle |
| JP2007252184A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機 |
| JP2007221881A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機 |
| CN102437707A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-05-02 | 浙江大学 | 机械调磁式开关磁链永磁直线同步电机 |
| JP2021177474A (ja) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | 株式会社東芝 | 電極の操作機構 |
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