JPH10304633A - Synchronous rotating machine with permanent magnet and driving method thereof - Google Patents

Synchronous rotating machine with permanent magnet and driving method thereof

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JPH10304633A
JPH10304633A JP9108693A JP10869397A JPH10304633A JP H10304633 A JPH10304633 A JP H10304633A JP 9108693 A JP9108693 A JP 9108693A JP 10869397 A JP10869397 A JP 10869397A JP H10304633 A JPH10304633 A JP H10304633A
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magnetic
rotating machine
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rotor
synchronous rotating
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Hiroaki Kajiura
裕章 梶浦
Keiichiro Tomoari
慶一郎 伴在
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短絡手段により、部品点数を増すことなく積
層された薄板を一体に固定することができる回転機の実
現を目的とする。 【解決手段】 ロータ1200に挿入された磁石128
0によりロータ1200外周はN磁極,S磁極の各磁極
を構成しているが、N磁極の磁束はN磁極側軟磁性体ピ
ン1281、ロータヨーク1220のN磁極側リブ部1
223、円筒状鉄心1231、S磁極側リブ部1223
およびS磁極側軟磁性体ピン1281を通ってS磁極に
短絡している。これにより、ステータ1100側への有
効磁束を分流、短絡し減少させている。
(57) [Problem] To provide a rotating machine capable of integrally fixing laminated thin plates without increasing the number of parts by short-circuit means. SOLUTION: A magnet 128 inserted in a rotor 1200.
0, the outer circumference of the rotor 1200 constitutes N magnetic poles and S magnetic poles. The magnetic flux of the N magnetic poles is the N magnetic pole side soft magnetic material pin 1281 and the N magnetic pole side rib portion 1 of the rotor yoke 1220.
223, cylindrical iron core 1231, S magnetic pole side rib 1223
And short-circuited to the S magnetic pole through the S magnetic pole side soft magnetic material pin 1281. Thereby, the effective magnetic flux to the stator 1100 side is shunted, short-circuited, and reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に、使用回転数
範囲の広い電気自動車用の回転機として利用できる永久
磁石併用同期回転機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous rotating machine combined with a permanent magnet, which can be mainly used as a rotating machine for an electric vehicle having a wide operating speed range.

【0002】[0002]

【従来の技術】永久磁石形同期回転機を電気自動車用走
行モータに適用する場合の問題の一つに、坂道下降時タ
イヤから回転機が回されるモードになったとき、回転機
誘起電圧がそれに繋がる電力変換器素子の耐電圧以下に
なるように設定する必要がある。これにより回転機設計
自由度が下がり、そのため必要以上に大きな体格の回転
機或いは電力変換器が必要となってくる。
2. Description of the Related Art One of the problems when applying a permanent magnet type synchronous rotating machine to a traveling motor for an electric vehicle is that when the rotating machine is turned from a tire on a slope down, a rotating machine induced voltage is reduced. It is necessary to set the voltage so as to be equal to or lower than the withstand voltage of the power converter element connected thereto. As a result, the degree of freedom in the design of the rotating machine is reduced, so that a rotating machine or a power converter having a larger size than necessary is required.

【0003】永久磁石形同期回転機を発電機として使用
するとき、発電量の調整はステータ巻線からの反作用起
磁力で制御する必要がある。この場合無制御の状態が出
力最大となり安全上問題となるため、永久磁石同期形回
転機は一般に発電機として使用されない。また永久磁石
には常に反作用磁界が減磁界として加わり、不可逆減磁
が生じ易い。
When a permanent magnet type synchronous rotating machine is used as a generator, it is necessary to control the amount of power generation by a reaction magnetomotive force from a stator winding. In this case, the uncontrolled state becomes the maximum output and poses a safety problem. Therefore, the permanent magnet synchronous rotating machine is not generally used as a generator. Further, a reaction magnetic field is always applied to the permanent magnet as a demagnetizing field, and irreversible demagnetization is likely to occur.

【0004】上記問題を解決する手段として、特開平6
ー351206号公報に示すハイブリッド励磁形の永久
磁石形同期回転機においては、永久磁石部と鉄心部を設
けたロータを、ステータ側から直流励磁し、鉄心部をN
極またはS 極に励磁することで、ステータ上で永久磁石
の磁束の方向を変えて、ステータ巻線に鎖交する量を調
整することで誘起電圧量を制御している。しかし、この
方法ではステータ内の磁束が電磁鋼板シートを貫通する
方向に鎖交し、鉄損を増やすことになる。
As means for solving the above problem, Japanese Patent Laid-Open No.
In the hybrid excitation type rotating machine of the hybrid excitation type disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 351206, a rotor provided with a permanent magnet portion and an iron core portion is DC-excited from the stator side, and the iron core portion is N-shaped.
By exciting the pole or S pole, the direction of the magnetic flux of the permanent magnet on the stator is changed, and the amount of induced voltage is controlled by adjusting the amount of linkage with the stator winding. However, in this method, the magnetic flux in the stator interlinks in a direction penetrating the electromagnetic steel sheet, thereby increasing iron loss.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の永久磁
石形同期回転機においては、ステータ内の磁束が電磁鋼
板シートを貫通する方向に鎖交し、鉄損を増やすことに
なり、効率の低下が生じる。そこで、本発明は、これら
の問題点を解決するためになされたもので、永久磁石同
期回転機の回転子側に界磁巻線を設け、永久磁石による
回転子から固定子への磁束を調整することで、モータ動
作時の高速回転域効率の向上、低回転数域出力の向上、
電力変換器の小型化の実現を目的とする。
However, in the above-mentioned permanent magnet type synchronous rotating machine, the magnetic flux in the stator interlinks in a direction penetrating the electromagnetic steel sheet, thereby increasing iron loss and lowering efficiency. Occurs. Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and a field winding is provided on the rotor side of the permanent magnet synchronous rotating machine to adjust the magnetic flux from the rotor to the stator by the permanent magnet. By doing so, the efficiency of the high-speed range during motor operation is improved, the output of the low-speed range is improved,
It aims at realizing the miniaturization of the power converter.

【0006】[0006]

【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、以下の技術的手段を採用する。すなわち、
請求項1の発明によれば、磁性体よりなる薄板を軸方向
に積層した回転子コアに磁石と、この磁石の磁束を磁気
的に短絡する知絡手段と、この短絡手段に流れる磁束量
を制御するための界磁巻線を設けたものであり、短絡手
段により回転子コアの薄板を一体にするものである。そ
れにより、部品点数が増すことなく、確実に回転子コア
を作ることができる。
The present invention employs the following technical means to achieve the above object. That is,
According to the first aspect of the present invention, a magnet is provided on a rotor core in which thin plates made of a magnetic material are laminated in the axial direction, a sensing means for magnetically short-circuiting the magnetic flux of the magnet, and a magnetic flux amount flowing through the short-circuiting means. A field winding for control is provided, and the thin plates of the rotor core are integrated by short-circuit means. Thus, the rotor core can be reliably manufactured without increasing the number of parts.

【0007】さらに、回転子磁極を積層電磁鋼板にて構
成することで、固定子からの起磁力変動により磁極表面
に発生する鉄損を低減できるため回転機単体効率を向上
することが可能である。そして、発電機としての作動時
には外部励磁回路により固定子への磁束量が制御可能な
ため、高効率な発電出力調整が容易に実現できる。また
モータ駆動時には、低回転数域で磁束量を増加し、高回
転数域で磁束を減少させることで、固定子巻線への必要
入力電流を抑えることができる。そのため回転機効率が
向上し、更に小型の電力変換器が使用できる。
Further, by forming the rotor magnetic poles from laminated electromagnetic steel sheets, it is possible to reduce iron loss generated on the magnetic pole surface due to fluctuations in magnetomotive force from the stator, thereby improving the efficiency of the rotating machine itself. . Then, when the generator operates, the amount of magnetic flux to the stator can be controlled by the external excitation circuit, so that highly efficient power generation output adjustment can be easily realized. When the motor is driven, the amount of magnetic flux is increased in the low rotation speed range and the magnetic flux is reduced in the high rotation speed range, so that the required input current to the stator winding can be suppressed. Therefore, the efficiency of the rotating machine is improved, and a smaller power converter can be used.

【0008】さらに回転子は円環状電磁鋼板により構成
され、また制御巻線は回転子回転軸を中心として巻装さ
れるため、共に遠心力に強い構造となっている。
Further, since the rotor is made of an annular magnetic steel sheet, and the control winding is wound around the rotor rotation axis, both of them have a structure resistant to centrifugal force.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図1、図2および図3に本
発明の第1実施例を示す。図1の断面図(図3のA−A
線に沿う断面図)に示す如く、回転機1000はフロン
トフレーム1910およびエンドフレーム1911の内
部に固定子に相当するステータ1100と、フロントフ
レーム1910およびエンドフレーム1911に対して
ベアリング1920、1921によりステータ1100
内側をエアギャップを介して回転可能な回転子に相当す
るロータ1200と、ロータ1200の回転位置を測定
するレゾルバロータ1930、レゾルバステータ193
1とを有する。
FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 show a first embodiment of the present invention. A sectional view of FIG. 1 (AA of FIG. 3)
As shown in the cross-sectional view along the line), the rotating machine 1000 includes a stator 1100 corresponding to a stator inside a front frame 1910 and an end frame 1911, and a stator 1100 with bearings 1920 and 1921 for the front frame 1910 and the end frame 1911.
A rotor 1200 corresponding to a rotor rotatable inside through an air gap, a resolver rotor 1930 for measuring a rotational position of the rotor 1200, and a resolver stator 193
And 1.

【0010】ステータ1100は回転磁界を作る3相コ
イル1110及び電磁鋼板を積層したステータコア11
20で構成され、ステータコア1120は3相コイル1
110を挿入するスロット1121、ティース1122
およびコアバック1123により構成される。ロータ1
200はロータヨーク1210、1220と、ロータヨ
ーク1210の内部に設けられた界磁巻線1230で磁
気回路ブロック1250を構成し、さらに、磁気回路ブ
ロック1250の両側にそれぞれ非磁性プレート126
0が設けられている。また、円筒状鉄心1231の内側
には、先端にスプライン1241をもつシャフト124
0を有しており、界磁巻線1230は、ブラシホルダ1
310、ブラシ1320、スリップリング1330およ
びシャフト1240内部に樹脂モールド等の絶縁部13
40を介して設けられているリード部1350を介して
外部から給電を受ける。
The stator 1100 has a three-phase coil 1110 for generating a rotating magnetic field and a stator core 11 in which electromagnetic steel sheets are laminated.
20 and the stator core 1120 is a three-phase coil 1
Slot 1121 for inserting 110, teeth 1122
And a core back 1123. Rotor 1
Reference numeral 200 denotes a magnetic circuit block 1250 including a rotor yoke 1210, 1220 and a field winding 1230 provided inside the rotor yoke 1210, and a non-magnetic plate 126 on both sides of the magnetic circuit block 1250.
0 is provided. A shaft 124 having a spline 1241 at the tip is provided inside the cylindrical iron core 1231.
0, and the field winding 1230 is
310, a brush 1320, a slip ring 1330, and an insulating portion 13 such as a resin mold inside the shaft 1240.
Power is supplied from the outside via a lead portion 1350 provided through the cable 40.

【0011】図2は図1のB−B線に沿う断面を示した
ものであり、ロータヨーク1210は円環状電磁鋼板を
積層したものでn個の軸方向磁石挿入穴1211が周方
向に等間隔で設けられ、また隣り合う2つの磁石挿入穴
1211の周方向中央部に丸穴1212が形成されてい
る。また図3は図1のC−C線に沿う断面を示したもの
であり、図3に示すように、ロータヨーク1220は電
磁鋼板が積層されたものであり、円環部1221とボス
部1222と、円環部からボス部へのn/2個の径方向
リブ1223で構成される。
FIG. 2 shows a cross section taken along the line BB of FIG. 1. The rotor yoke 1210 is formed by laminating annular magnetic steel sheets, and n axial magnet insertion holes 1211 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. In addition, a round hole 1212 is formed at the circumferential center of two adjacent magnet insertion holes 1211. FIG. 3 shows a cross section taken along the line CC of FIG. 1. As shown in FIG. 3, the rotor yoke 1220 is formed by laminating electromagnetic steel sheets, and has an annular portion 1221 and a boss portion 1222. And n / 2 radial ribs 1223 from the annular portion to the boss portion.

【0012】円環部1221にはロータヨーク1210
同様、軸方向磁石挿入穴1224が周方向に等間隔で設
けられている。磁石挿入穴1211および1224は説
明上符号が異なっているが共に同一寸法形状をなす。ま
た磁石挿入穴1224間には周方向中央部に丸穴122
5が設けらている。これも前記図2に示す丸穴1212
と同一寸法形状をなす。リブ1223は円環部1221
の丸穴1225位置の内周から(720/n)°の間隔
で径方向に配置され、ボス部1222と繋がる。ボス部
1222は中央にシャフト1240の挿入穴をもつ円環
状の部材である。
The annular yoke 1221 has a rotor yoke 1210
Similarly, axial magnet insertion holes 1224 are provided at equal intervals in the circumferential direction. The magnet insertion holes 1211 and 1224 have different reference numerals for explanation, but both have the same size and shape. A round hole 122 is provided between the magnet insertion holes 1224 at the center in the circumferential direction.
5 are provided. This is also the round hole 1212 shown in FIG.
It has the same dimensions and shape. The rib 1223 is an annular part 1221
Are arranged in the radial direction at an interval of (720 / n) ° from the inner circumference at the position of the round hole 1225 and are connected to the boss 1222. The boss 1222 is an annular member having an insertion hole for the shaft 1240 at the center.

【0013】前述した磁気回路ブロック1250は、シ
ャフト1240のセレ−ションに圧入された円筒状鉄心
1231とその外周に設けられた樹脂ボビン1232、
樹脂ボビン1232に一方向に巻装された界磁巻線12
30を設け、その両端を一対のロータヨーク1220で
そのリブ1223が互いに対向しないようにずらして挟
みこむことで構成されている。
The magnetic circuit block 1250 includes a cylindrical iron core 1231 press-fitted into a selection of the shaft 1240 and a resin bobbin 1232 provided on the outer periphery thereof.
Field winding 12 wound unidirectionally on resin bobbin 1232
30 are provided, and both ends thereof are shifted and sandwiched by a pair of rotor yokes 1220 so that the ribs 1223 do not face each other.

【0014】磁石挿入穴1211、1224には、磁石
1280が隣合う磁石の磁極が同磁極となる向きに軸方
向から挿入され、また丸穴1212、1225には丸穴
1213および1225と同一形状の短絡手段をなす軟
磁性体ピン1281が軸方向から圧入されている。この
ピン1281により、複数の積層した円環状電磁鋼板か
らなるロータヨーク1210を一体に固定している。
In the magnet insertion holes 1211 and 1224, the magnet 1280 is inserted from the axial direction so that the magnetic poles of the adjacent magnets have the same magnetic pole, and the round holes 1212 and 1225 have the same shape as the round holes 1213 and 1225. A soft magnetic pin 1281 serving as short-circuit means is press-fitted from the axial direction. The rotor yoke 1210 made of a plurality of stacked annular magnetic steel sheets is integrally fixed by the pins 1281.

【0015】回転機1000の3相コイル1110は電
力変換器200に、電力変換器200はバッテリ300
に結線される。またブラシ1320は界磁回路400に
接続され、レゾルバステータ1931は信号処理回路5
00に接続される。さらにインバータ200、界磁回路
400、信号処理回路500を制御する制御回路600
を有する。
The three-phase coil 1110 of the rotating machine 1000 is connected to the power converter 200, and the power converter 200 is connected to the battery 300.
Is connected to The brush 1320 is connected to the field circuit 400, and the resolver stator 1931 is connected to the signal processing circuit 5
00 is connected. And a control circuit 600 for controlling the inverter 200, the field circuit 400, and the signal processing circuit 500.
Having.

【0016】そして、ロータ1200に挿入された磁石
1280は、周方向に着磁され、この磁石1280によ
りロータ1200外周はN磁極,S磁極の各磁極を構成
するが、N磁極の磁束はN磁極側軟磁性体ピン128
1、ロータヨーク1220のN磁極側リブ部1223、
円筒状鉄心1231、S磁極側リブ部1223およびS
磁極側軟磁性体ピン1281を通ってS磁極に短絡して
いる。これにより、ステータ1100側への有効磁束を
分流、短絡し減少させている。
The magnet 1280 inserted into the rotor 1200 is magnetized in the circumferential direction, and the outer periphery of the rotor 1200 is constituted by N and S magnetic poles by the magnet 1280. The magnetic flux of the N magnetic pole is N magnetic pole. Side soft magnetic pin 128
1. N magnetic pole side rib portion 1223 of rotor yoke 1220;
Cylindrical iron core 1231, S magnetic pole side rib 1223 and S
It is short-circuited to the S magnetic pole through the magnetic pole side soft magnetic material pin 1281. Thereby, the effective magnetic flux to the stator 1100 side is shunted, short-circuited, and reduced.

【0017】ここで、図4 において、回転機の磁気回路
を等価的に示す。ステータ側の磁気抵抗Rs、エアギャ
ップ磁気抵抗Rg,磁石部磁気抵抗Rm,短絡部磁気抵
抗Rr,磁石起磁力Fm,界磁巻線起磁力Fcとする
と、ステータ側に流れる有効磁束量Φ1は次式で表わせ
る。 Φ1=(RmFc+RrFm)/(RrRm+Rm(R
g+Rs)+(Rg+Rs)Rr) 各パラメータの設定により有効磁束量Φ1は任意に設定
できる。例えば界磁巻線に電流を流さないとき(Fc=
0)、 Φ10=RrFm/(RrRm+Rm(Rg+Rs)+
(Rg+Rs)Rr) となり、短絡部磁気抵抗Rrが小のときはΦ10≒0と
なる。短絡部磁気抵抗Rrは軟磁性体ピン1281、リ
ブ部1223、円筒状鉄心1231および各部材の接合
部の磁気抵抗により決定されるため、各部の断面積およ
び長さを設定することで、界磁巻線1230に電流を流
さない時の有効磁束量Φ10を調整することができる。
ここではロータ1200からステータ1100への磁路
が構成磁性体のB−H(磁束密度−磁界)カーブ線形領
域で使用できる様、磁束密度を1T(テスラ)以下に設
定する。
FIG. 4 equivalently shows a magnetic circuit of the rotating machine. Assuming that the stator-side magnetic resistance Rs, air gap magnetic resistance Rg, magnet part magnetic resistance Rm, short-circuit part magnetic resistance Rr, magnet magnetomotive force Fm, and field winding magnetomotive force Fc, the effective magnetic flux amount Φ1 flowing on the stator side is as follows. It can be expressed by an equation. Φ1 = (RmFc + RrFm) / (RrRm + Rm (R
g + Rs) + (Rg + Rs) Rr) The effective magnetic flux amount Φ1 can be arbitrarily set by setting each parameter. For example, when no current flows through the field winding (Fc =
0), Φ10 = RrFm / (RrRm + Rm (Rg + Rs) +
(Rg + Rs) Rr), and when the short-circuit portion magnetic resistance Rr is small, Φ10 ≒ 0. The short-circuit portion magnetic resistance Rr is determined by the magnetic resistance of the soft magnetic pin 1281, the rib portion 1223, the cylindrical iron core 1231, and the joint of each member. The effective magnetic flux amount Φ10 when no current flows through the winding 1230 can be adjusted.
Here, the magnetic flux density is set to 1T (tesla) or less so that the magnetic path from the rotor 1200 to the stator 1100 can be used in the BH (magnetic flux density-magnetic field) curve linear region of the constituent magnetic material.

【0018】界磁巻線に通電した場合は、界磁巻線起磁
力Fc分の磁束Φ1c Φ1c =RmFc/(RrRm+Rm(Rg+Rs)+
(Rg+Rs)Rr) が加算され、有効磁束量Φ11は Φ1=Φ10+Φ1c となり、界磁巻線通電電流により有効磁束量を調整する
ことが可能である。
When the field winding is energized, the magnetic flux Φ1c Φ1c for the field winding magnetomotive force Fc = RmFc / (RrRm + Rm (Rg + Rs) +
(Rg + Rs) Rr) is added, and the effective magnetic flux amount Φ11 becomes Φ1 = Φ10 + Φ1c, and the effective magnetic flux amount can be adjusted by the current flowing through the field winding.

【0019】本発明の回転機を例えば電気自動車用走行
モータの様な広使用回転数域のモータに適用した場合に
ついて記載する。つまり、シャフト1240が、電気自
動車の車輪に接続される。弱め界磁制御が不要なモータ
低回転数域においては、界磁巻線への通電電流を増加
し、作用磁束量Φ1を増加する。モータ発生トルクは作
用磁束量Φ1とトルク電流に比例するため、作用磁束量
Φ1を増加することでステータ巻線に流れるトルク電流
を低減することが可能である。
A case will be described in which the rotating machine of the present invention is applied to a motor in a wide use speed range such as a traveling motor for an electric vehicle. That is, shaft 1240 is connected to the wheels of the electric vehicle. In the motor low-speed range where the field-weakening control is unnecessary, the current supplied to the field winding is increased to increase the amount of action magnetic flux Φ1. Since the motor-generated torque is proportional to the amount of applied magnetic flux Φ1 and the torque current, it is possible to reduce the torque current flowing through the stator winding by increasing the amount of applied magnetic flux Φ1.

【0020】また反作用誘起電圧が印加電圧を超えるた
め、モータ駆動に弱め界磁制御が必要な高回転数域にお
いては、界磁巻線への通電電流をゼロとし磁石による磁
束Φ10のみにすることで、トルク電流とは別な本来必
要無い弱め界磁電流を減少させることができる。これに
より、ステータ最大電流を減らすことができるため、巻
線部の発熱が抑えられ回転機の小型化が可能となる。ま
た、電力変換器の電流容量も低減することができるた
め、電力変換器の小型化と低コスト化が実現可能であ
る。
Further, since the reaction induced voltage exceeds the applied voltage, in a high rotational speed range where the field control is required to weaken the motor drive, the current flowing through the field winding is set to zero and only the magnetic flux Φ10 by the magnet is used. It is possible to reduce the field current, which is originally unnecessary and is unnecessary, different from the torque current. As a result, the stator maximum current can be reduced, so that the heat generation of the winding portion is suppressed, and the rotating machine can be downsized. Further, since the current capacity of the power converter can be reduced, the size and cost of the power converter can be reduced.

【0021】更に界磁巻線部の銅損はステータ巻線の銅
損に比べてわずかであるため、本発明のような界磁巻線
部で弱め界磁を行う制御方法は、ステータ巻線のみから
の弱め界磁を行う従来の永久磁石式回転機の制御方法に
比べて銅損が少ないため効率が良い。また一般にステー
タ巻線はスロットに集中的に巻装されるため、例えステ
ータ巻線に歪のない正弦波電流が流れた場合でも、ある
瞬間を見れば、ステータ内周およびロータ外周間のエア
ギャップにおけるステータ側からロータ側への発生界磁
(ステータ界磁)は、ステータの周方向位置に対して空
間的に階段状である。この階段状磁界により例えば空間
的に正弦波分布をしたロータ磁界を打ち消す場合、ロー
タ磁界の波長に相当する基本波レベルで打ち消せてもそ
の差の高調波磁界が残り、これがエアギャップ、ステー
タコアおよびロータコアに交番する高調波磁束となる
(図5)。この高調波磁束は周波数が高いことからステ
ータ鉄損及びロータ表面鉄損を大幅に増加する原因とな
り好ましくない。
Further, since the copper loss in the field winding is smaller than the copper loss in the stator winding, the control method for performing the field weakening in the field winding as in the present invention is as follows. Since the copper loss is small compared with the conventional control method of the permanent magnet type rotating machine that performs the field weakening only from the outside, the efficiency is good. Also, since the stator winding is generally intensively wound around the slot, even if a sine wave current without distortion flows through the stator winding, at a certain moment, the air gap between the inner circumference of the stator and the outer circumference of the rotor is observed. The field generated from the stator side to the rotor side (stator field field) is spatially stepwise with respect to the circumferential position of the stator. For example, when the rotor magnetic field having a spatially sinusoidal distribution is canceled by the step-shaped magnetic field, even if the rotor magnetic field can be canceled at a fundamental wave level corresponding to the wavelength of the rotor magnetic field, a harmonic magnetic field of the difference remains, which is an air gap, a stator core and The harmonic magnetic flux alternates with the rotor core (FIG. 5). Since the harmonic magnetic flux has a high frequency, it causes a large increase in stator core loss and rotor surface core loss, which is not preferable.

【0022】これに対し本発明では、ロータからの起磁
力を直接減らす制御法であるため、ステータ巻線の弱め
界磁電流がわずか或いはゼロでよい(但しステータ巻線
にはトルク電流分の電流は流れている)ため高調波磁束
の発生が抑えられ、それによるステータおよびロータ表
面に発生する鉄損を最小限に抑えることが可能である。
On the other hand, in the present invention, since the control method is to directly reduce the magnetomotive force from the rotor, the field weakening current of the stator winding may be small or zero (however, the current corresponding to the torque current is applied to the stator winding). Is generated), so that generation of harmonic magnetic flux is suppressed, and it is possible to minimize iron loss generated on the surface of the stator and the rotor due to this.

【0023】また、界磁巻線起磁力Fc=0のときの有
効磁束量Φ10を有効磁路内構成部材磁気特性のB−H
カーブの線形領域で設定した理由は、有効磁束量Φ10
による反作用誘起電圧が印加電圧以上となる高回転数域
でモータ駆動する必要が生じたとき、ステータからの弱
め界磁に必要なステータ電流を最小限に抑えることが可
能であるためである。図6において説明すると、ステー
タ磁界により有効磁束をΦ1からΦ2に減少させる場
合、B−Hカーブが線形であるときの必要ATをATa
,非線形であるときの必要ATをATb とするとATa
<ATb となって、ステータ巻線の巻数が同じである
場合、その差はステータ巻線電流の差となるためであ
る。
Further, the effective magnetic flux amount Φ10 when the field winding magnetomotive force Fc = 0 is expressed by BH of the magnetic characteristics of the constituent members in the effective magnetic path.
The reason set in the linear region of the curve is that the effective magnetic flux amount Φ10
This is because, when it is necessary to drive the motor in a high rotation speed region where the reaction induced voltage due to is higher than the applied voltage, it is possible to minimize the stator current necessary for the field weakening from the stator. Referring to FIG. 6, when the effective magnetic flux is reduced from Φ1 to Φ2 by the stator magnetic field, the required AT when the BH curve is linear is defined as ATa.
, When the required AT when nonlinear is ATb, ATa
If <ATb is satisfied and the number of turns of the stator winding is the same, the difference is a difference in the stator winding current.

【0024】従来の永久磁石式回転機をモータとして動
作させた時のT−N(トルク−回転数)カーブにおける
効率マップ(図7)に対して、本発明の回転機を上記制
御方法にて駆動した場合のT−Nカーブにおける効率マ
ップは図8のようになり、効率マップ上の最大効率範囲
が拡大する。また、本発明のロータ磁極構造では従来の
埋め込み磁石形回転機同様、横軸インダクタンスが直軸
インダクタンスと比較して大きくなるため、リラクタン
ストルクを出力トルクとして利用でき、主磁束トルクの
みの場合に対して出力トルクが増加する。
With respect to an efficiency map (FIG. 7) in a TN (torque-rotation speed) curve when a conventional permanent magnet type rotating machine is operated as a motor, the rotating machine of the present invention is controlled by the above control method. The efficiency map in the TN curve when driven is as shown in FIG. 8, and the maximum efficiency range on the efficiency map is expanded. Also, in the rotor magnetic pole structure of the present invention, as in the conventional embedded magnet type rotating machine, the horizontal axis inductance is larger than the direct axis inductance, so the reluctance torque can be used as the output torque. Output torque increases.

【0025】本発明の回転機を車両用発電機として使用
する場合は、Φ10を車両用常用負荷のレベルに設定し
ておき、それ以上の出力が要求されるときのみ界磁巻線
に通電すれば、界磁巻線の銅損が低減でき高効率の発電
が可能である。従来、ロータからの界磁をコントロール
できる同期回転機として突極形同期機、クローポール形
同期機があげられる。両者は共に界磁巻線のみにより、
有効磁束を得ており、必要最小限を界磁巻線で補う本発
明に対して界磁巻線での抵抗損が大きい。また両者とも
リラクタンストルクによるトルク向上は期待できない。
When the rotating machine of the present invention is used as a vehicular generator, Φ10 is set to the level of a vehicular normal load, and only when a higher output is required, the field winding is energized. If this is the case, the copper loss of the field winding can be reduced and high-efficiency power generation is possible. 2. Description of the Related Art Conventionally, salient-pole synchronous machines and claw-pole synchronous machines have been used as synchronous rotating machines capable of controlling the field from a rotor. Both use only the field winding,
An effective magnetic flux is obtained, and the field winding has a large resistance loss compared to the present invention in which the necessary minimum is supplemented by the field winding. Neither of them can be expected to improve torque by reluctance torque.

【0026】更に、突極形同期機では界磁巻線をロータ
各極に集中巻した構造であるため遠心力に対して強度が
無いが、界磁巻線が回転軸に対して集中巻される本発明
は遠心力に対して有利であり、高速化による小型化に対
応可能である。また、クローポール形同期機に対して
は、ロータ磁極表面が電磁鋼板シートにより構成される
ため、ロータ磁極表面での鉄損を抑えることが可能であ
る。
Further, the salient pole type synchronous machine has a structure in which the field windings are concentratedly wound around the respective rotor poles, so that there is no strength against centrifugal force. However, the field windings are concentratedly wound around the rotating shaft. The present invention is advantageous in terms of centrifugal force, and can cope with miniaturization by increasing the speed. Further, with respect to the claw-pole type synchronous machine, since the rotor magnetic pole surface is formed of an electromagnetic steel sheet, it is possible to suppress iron loss on the rotor magnetic pole surface.

【0027】図9に本発明の第2実施例を示す。図9は
第1実施例に対して磁石挿入位置を変更したもので、軟
磁性体ピン1281の内側に磁石1282を、磁界が径
方向を向き、隣合う磁石の極が異なるように配置する。
ここでは磁石の両端部に磁束もれ防止用穴1284を設
けて、隣合う磁石1282の磁束が円環状電磁鋼板内で
短絡するのを防止する。
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. FIG. 9 shows a modification of the first embodiment in which the magnet insertion position is changed. A magnet 1282 is arranged inside a soft magnetic pin 1281 so that the magnetic field faces in the radial direction and the poles of adjacent magnets are different.
Here, magnetic flux leakage prevention holes 1284 are provided at both ends of the magnet to prevent the magnetic flux of the adjacent magnet 1282 from short-circuiting in the annular magnetic steel sheet.

【0028】図10に本発明の第3実施例を示す。図1
0は図9の磁束もれ防止用穴1284に補助磁石128
3を挿入したものであり、磁石1282が円環状電磁鋼
板に作る磁極と接する面が前記磁極と同極とすること
で、第2実施例に対して更に有効磁束量を増やすことが
可能となる。図11に本発明の第4実施例を示す。図1
1は第1実施例を軸長の長いタイプの回転機に適用した
例である。
FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention. FIG.
0 is the auxiliary magnet 128 in the magnetic flux leakage prevention hole 1284 of FIG.
No. 3 is inserted, and the surface of the magnet 1282 in contact with the magnetic pole formed on the annular magnetic steel sheet has the same polarity as the magnetic pole, so that the effective magnetic flux amount can be further increased with respect to the second embodiment. . FIG. 11 shows a fourth embodiment of the present invention. FIG.
1 is an example in which the first embodiment is applied to a rotating machine having a long shaft.

【0029】図11に示す如く、回転機1000はフロ
ントフレーム1910およびエンドフレーム1911内
部に固定子に相当するステータ1100と、フロントフ
レーム1910およびエンドフレーム1911に対して
ベアリング1920、1921によりステータ1100
内側をエアギャップを介して回転可能な回転子に相当す
るロータ1200とロータ1200の回転位置を測定す
るレゾルバロータ1930、レゾルバステータ1931
を有する。
As shown in FIG. 11, a rotating machine 1000 includes a stator 1100 corresponding to a stator inside a front frame 1910 and an end frame 1911 and a stator 1100 with bearings 1920 and 1921 with respect to the front frame 1910 and the end frame 1911.
A rotor 1200 corresponding to a rotor rotatable inside through an air gap, a resolver rotor 1930 for measuring the rotational position of the rotor 1200, and a resolver stator 1931
Having.

【0030】ステータ1100は回転磁界を作る3相コ
イル1110及び電磁鋼板を積層したステータコア11
20で構成され、ステータコア1120は3相コイル1
110を挿入するスロット1121、ティース1122
およびコアバック1123により構成される。ロータ1
200はロータヨーク1210、ロータヨーク1220
と、ロータヨーク1210の内部に設けられた界磁巻線
1230で構成された複数の磁気回路ブロック1250
と、磁気回路ブロック1250を複数重ねたものの両端
に設けられた円板状の非磁性プレート1260と、先端
にスプライン1241をもつシャフト1240を有して
おり、ブラシホルダ1310、ブラシ1320、スリッ
プリング1330およびシャフト1240内部に樹脂モ
ールド等の絶縁部1340を介して設けられているリー
ド部1350を介して外部から給電を受けている。
The stator 1100 has a three-phase coil 1110 for generating a rotating magnetic field and a stator core 11 in which electromagnetic steel sheets are laminated.
20 and the stator core 1120 is a three-phase coil 1
Slot 1121 for inserting 110, teeth 1122
And a core back 1123. Rotor 1
200 is a rotor yoke 1210, a rotor yoke 1220
And a plurality of magnetic circuit blocks 1250 constituted by field windings 1230 provided inside the rotor yoke 1210
And a disk-shaped non-magnetic plate 1260 provided at both ends of a plurality of stacked magnetic circuit blocks 1250, and a shaft 1240 having a spline 1241 at a tip thereof. The brush holder 1310, the brush 1320, and the slip ring 1330 Power is supplied from the outside via a lead portion 1350 provided inside the shaft 1240 via an insulating portion 1340 such as a resin mold.

【0031】図2は図11のB−B線に沿う断面を示し
たものであり、図2に示す如く、ロータヨーク1210
は円環状電磁鋼板を積層したもので、n個の軸方向磁石
挿入穴1211が周方向に等間隔で設けられ、また隣り
合う2つの磁石挿入穴1211の周方向中央部に丸穴1
212が設けらている。また図3は図11のC−C線に
沿う断面を示したものであり、ロータヨーク1220は
電磁鋼板が積層されたものであり、円環部1221とボ
ス部1222と、円環部からボス部へのn/2個の径方
向リブ1223で構成される。円環部1221にはロー
タヨーク1210同様、軸方向磁石挿入穴1224が周
方向に等間隔で設けられている。磁石挿入穴1211お
よび1224は説明上符号が異なっているが共に同一寸
法形状をなす。また磁石挿入穴1224間には周方向中
央部に丸穴1225が設けらている。これも前記図2に
示す丸穴1212と同一寸法形状をなす。リブ1223
は円環部1221の丸穴1225位置の内周から(72
0/n)°の間隔で径方向に配置され、ボス部1222
と繋がる。ボス部1222は中央にシャフト1240の
挿入穴をもつ円環状の部材である。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 11, and as shown in FIG.
Is formed by laminating annular magnetic steel sheets, n axial magnet insertion holes 1211 are provided at equal intervals in the circumferential direction, and a circular hole 1 is provided at the circumferential center of two adjacent magnet insertion holes 1211.
212 are provided. FIG. 3 shows a cross section taken along the line CC of FIG. 11. The rotor yoke 1220 is formed by laminating electromagnetic steel sheets, and has an annular portion 1221 and a boss portion 1222; And n / 2 radial ribs 1223. Like the rotor yoke 1210, the annular portion 1221 is provided with axial magnet insertion holes 1224 at equal intervals in the circumferential direction. The magnet insertion holes 1211 and 1224 have different reference numerals for explanation, but both have the same size and shape. A round hole 1225 is provided between the magnet insertion holes 1224 at the center in the circumferential direction. This also has the same size and shape as the round hole 1212 shown in FIG. Rib 1223
Is (72) from the inner circumference at the position of the round hole 1225 of the annular portion 1221.
0 / n) ° and are arranged in the radial direction at intervals of
Connect with. The boss 1222 is an annular member having an insertion hole for the shaft 1240 at the center.

【0032】軟磁性体ピン1281は複数の磁気回路ブ
ロック1250および非磁性プレート1260の各穴を
貫通をし、また磁石は各磁気回路ブロック1250で独
立したものでなくても良く、実施例では2つの磁気回路
ブロック1250に対して共通化している。なお、磁石
の磁束をロータ内にて短絡する原理、有効磁路に有効磁
束を発生する原理および基本効果については第1実施例
と同様である。
The soft magnetic pin 1281 penetrates through the holes of the plurality of magnetic circuit blocks 1250 and the non-magnetic plate 1260, and the magnets need not be independent of each magnetic circuit block 1250. One magnetic circuit block 1250 is shared. The principle of short-circuiting the magnetic flux of the magnet in the rotor, the principle of generating an effective magnetic flux in the effective magnetic path, and the basic effect are the same as in the first embodiment.

【0033】また第2および第3実施例の磁石配置も本
第4実施例にそのまま適用できる。第5実施例を図1
2、図13および図14に示す。(なお、断面図につい
ては図2を参照のこと)第5実施例は第1実施例のロー
タヨーク1220を電磁鋼板から軟磁性体鉄心に変更し
た例であり、第1実施例(図1)に対してロータが異な
るのみであるため、ロータのみを図12、図13、図1
4で説明する。ここで図13は図12のロータのP視
を、図14は図12のロータのQ視を示す。
Further, the magnet arrangements of the second and third embodiments can be applied to the fourth embodiment as they are. FIG. 1 shows the fifth embodiment.
2, and shown in FIG. 13 and FIG. (See FIG. 2 for a sectional view.) The fifth embodiment is an example in which the rotor yoke 1220 of the first embodiment is changed from a magnetic steel sheet to a soft magnetic core, and is different from the first embodiment (FIG. 1). On the other hand, only the rotor is different.
This will be described in Section 4. Here, FIG. 13 shows a P view of the rotor of FIG. 12, and FIG. 14 shows a Q view of the rotor of FIG.

【0034】ロータヨーク1290は軟磁性体鉄心を鍛
造加工したものであり、円板部1291と、円板部12
91内径側に構成されるボス部1292と、円板部12
91から径方向に放射状に張り出したn/2個のリブ部
1293で構成される。ボス部1292は、中心軸にシ
ャフト1240の挿入穴をもち、リブ部1293に丸穴
1295が設けらている。これは図2に示す丸穴121
2と同一寸法形状をなす。
The rotor yoke 1290 is formed by forging a soft magnetic iron core, and includes a disk portion 1291 and a disk portion 12.
A boss portion 1292 formed on the inner diameter side of the disc 91;
It is composed of n / 2 rib portions 1293 that radially project from the radial direction 91. The boss 1292 has an insertion hole for the shaft 1240 at the center axis, and a round hole 1295 is provided in the rib 1293. This is the round hole 121 shown in FIG.
It has the same dimensions and shape as 2.

【0035】磁気回路ブロック1250は、ロータヨー
ク1210の内周側に樹脂ボビン1232と、樹脂ボビ
ンに一方向に巻装された界磁巻線1230を設け、その
両端をロータヨーク1290でそのリブ部1293が互
いに対向しないようにずらして挟みこんだものである。
磁石挿入穴1211には、磁石1280が隣合う磁石の
磁極が同磁極となる向きに軸方向から挿入され、また丸
穴1212、1295には丸穴1212および1295
と同一形状の軟磁性体ピン1281が軸方向から圧入さ
れている。
The magnetic circuit block 1250 is provided with a resin bobbin 1232 and a field winding 1230 wound in one direction on the resin bobbin on the inner peripheral side of the rotor yoke 1210, and both ends of which are provided with a rotor yoke 1290 and a rib portion 1293. They are staggered so that they do not face each other.
In the magnet insertion hole 1211, the magnet 1280 is inserted from the axial direction so that the magnetic poles of the adjacent magnets become the same magnetic pole, and the round holes 1212 and 1295 are round holes 1212 and 1295.
A soft magnetic material pin 1281 having the same shape as that of FIG.

【0036】本実施例では、ロータヨーク1290が磁
路以外に電磁鋼板で構成されるロータヨーク1210の
軸方向への動きを拘束する部材を兼ねることができるた
め、非磁性プレートを廃止することが可能となる。な
お、磁石の磁束をロータ内にて短絡する原理、有効磁路
に有効磁束を発生する原理および基本効果については第
1実施例と同様である。
In this embodiment, since the rotor yoke 1290 can also serve as a member for restricting the axial movement of the rotor yoke 1210 made of an electromagnetic steel plate in addition to the magnetic path, the non-magnetic plate can be eliminated. Become. The principle of short-circuiting the magnetic flux of the magnet in the rotor, the principle of generating an effective magnetic flux in the effective magnetic path, and the basic effect are the same as in the first embodiment.

【0037】また第2および第3実施例の磁石配置も本
実施例にそのまま適用できる。第6実施例を図15、図
16図17に示す(なお、断面図については図2を参照
のこと)。第5実施例のロータをブラシレス化したもの
であり、第5実施例(図12)に対してロータが異なる
のみであるため、ロータのみを図15、図16、図17
および図2(第1実施例と共通でE−E断面を示す)で
説明する。ここで図16は図15のロータのP視を、図
17は図15のロータのQ視を示す。
The magnet arrangements of the second and third embodiments can be applied to this embodiment as they are. A sixth embodiment is shown in FIGS. 15, 16 and 17 (see FIG. 2 for a sectional view). Since the rotor of the fifth embodiment is brushless, and only the rotor is different from that of the fifth embodiment (FIG. 12), only the rotor is shown in FIGS. 15, 16, and 17.
And FIG. 2 (showing the EE cross section in common with the first embodiment). Here, FIG. 16 shows a P view of the rotor of FIG. 15, and FIG. 17 shows a Q view of the rotor of FIG.

【0038】図15に示すが如く、ロータ1200は、
複数の電磁鋼板で構成されたロータヨーク1210、軟
磁性体鉄心よりなるロータヨーク1270およびロータ
ヨーク1275と、ロータヨーク1270とロータヨー
ク1275を機械的に繋ぐ非磁性材料で構成されたリン
グ1950と、ロータヨーク1210およびロータヨー
ク1275の内側に設けられ、軟磁性体よりなる界磁巻
線ボビン1274と、先端にスプライン1241をもつ
シャフト1240を有している。
As shown in FIG. 15, the rotor 1200 has
Rotor yoke 1210 composed of a plurality of electromagnetic steel sheets, rotor yoke 1270 and rotor yoke 1275 composed of a soft magnetic iron core, ring 1950 composed of a non-magnetic material for mechanically connecting rotor yoke 1270 and rotor yoke 1275, rotor yoke 1210 and rotor yoke 1275 And a field winding bobbin 1274 made of a soft magnetic material, and a shaft 1240 having a spline 1241 at the tip.

【0039】界磁巻線ボビン1272には界磁巻線12
30が一方向に巻装され、またフレーム1911に対し
てボルト1940で固定される。界磁巻線1230はリ
ード部1350を介して外部から給電を受けている。図
15および図16に示すように、ロータヨーク1270
は軟磁性体鉄心を鍛造加工したものであり、円板部12
71と、円板部1271内径側に構成されるボス部12
72と、円板部1271から径方向に放射状に張り出し
たn/2個のリブ部1273で構成される。ボス部12
72は、中心軸にシャフト1240の挿入穴をもち、リ
ブ部1273に丸穴1278が設けらている。これは前
記図2に示す丸穴1212と同一寸法形状をなす。
The field winding bobbin 1272 has a field winding 12
30 is wound in one direction and fixed to the frame 1911 with bolts 1940. The field winding 1230 is supplied with power from the outside via the lead portion 1350. As shown in FIGS. 15 and 16, the rotor yoke 1270
Is forged from a soft magnetic iron core.
71 and a boss portion 12 formed on the inner diameter side of the disc portion 1271
72 and n / 2 rib portions 1273 radially projecting from the disk portion 1271 in the radial direction. Boss part 12
Numeral 72 has an insertion hole for the shaft 1240 in the center axis, and a round hole 1278 is provided in the rib portion 1273. This has the same size and shape as the round hole 1212 shown in FIG.

【0040】また、図17に示すように、ロータヨーク
1275は軟磁性体鉄心を鍛造加工したものであり、円
環部1276と、円環部1276から径方向に放射状に
張り出したn/2個のリブ部1277で構成される。ま
たリブ部1277には丸穴1279が設けられている。
磁石挿入穴1211には、磁石1280が隣合う磁石の
磁極が同磁極となる向きに軸方向から挿入され、また丸
穴1212、1278および1279には丸穴121
2、1278および1279と同一形状の軟磁性体ピン
1281が軸方向から圧入されている。
As shown in FIG. 17, the rotor yoke 1275 is formed by forging a soft magnetic iron core, and has an annular portion 1276 and n / 2 pieces radially extending from the annular portion 1276 in a radial direction. It is composed of a rib 1277. Further, a round hole 1279 is provided in the rib portion 1277.
In the magnet insertion hole 1211, the magnet 1280 is inserted from the axial direction so that the magnetic poles of the adjacent magnets become the same magnetic pole, and the circular holes 1212, 1278 and 1279 have circular holes 121.
Soft magnetic pins 1281 having the same shape as 2, 1278 and 1279 are press-fitted from the axial direction.

【0041】ロータ側に界磁巻線を有する構成であるの
に係わらず、本実施例ではブラシレス回転機を実現して
いる。なお、磁石の磁束をロータ内にて短絡する原理、
有効磁路に有効磁束を発生する原理および基本効果につ
いては第1実施例と同様である。また第2および第3実
施例の磁石配置も本実施例にそのまま適用できる。
In this embodiment, a brushless rotating machine is realized irrespective of the configuration having a field winding on the rotor side. The principle of short-circuiting the magnetic flux of the magnet in the rotor,
The principle and basic effect of generating an effective magnetic flux in the effective magnetic path are the same as in the first embodiment. Further, the magnet arrangements of the second and third embodiments can be applied to this embodiment as they are.

【0042】以上説明した様に本発明によれば、埋込み
磁石形回転子の中に有効磁束をコントロール可能な界磁
巻線を設けることにより、回転機の全回転数領域におい
て効率最大となる制御が可能となる。また、磁極を円環
状電磁鋼板により構成しているため遠心力に対して強
く、磁極表面に発生する鉄損を低減することができる。
As described above, according to the present invention, by providing a field winding capable of controlling the effective magnetic flux in the embedded magnet type rotor, the control which maximizes the efficiency in the entire rotational speed range of the rotating machine is achieved. Becomes possible. Further, since the magnetic pole is made of an annular magnetic steel sheet, the magnetic pole is strong against centrifugal force and iron loss generated on the magnetic pole surface can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例の一部断面を表す模式図で
ある。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a partial cross section of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1及び図11のB−B線及び図12のD−D
線,図15のE−E線に沿う断面図である。
FIG. 2 is a BB line of FIGS. 1 and 11 and DD of FIG.
FIG. 16 is a sectional view taken along line EE of FIG. 15.

【図3】図1及び図11のC−C線に沿う断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line CC of FIGS. 1 and 11;

【図4】磁気回路を表すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a magnetic circuit.

【図5】各磁界を表す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing each magnetic field.

【図6】磁束密度と磁界の関係を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a magnetic flux density and a magnetic field.

【図7】従来の回転機のトルクと回転数の関係を示す特
性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between torque and rotation speed of a conventional rotating machine.

【図8】本発明の回転機のトルクと回転数の関係を示す
特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between torque and rotation speed of the rotating machine of the present invention.

【図9】本発明の第2実施例を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3実施例を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4実施例を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5実施例を示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.

【図13】図12におけるロータのP視からの矢視図で
ある。
FIG. 13 is a view from arrow P of the rotor in FIG.

【図14】図12におけるロータのQ視からの矢視図で
ある。
FIG. 14 is a view of the rotor in FIG.

【図15】本発明の第6実施例を示す断面図である。FIG. 15 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.

【図16】図15におけるロータのP視からの矢視図で
ある。
FIG. 16 is a view of the rotor in FIG.

【図17】図15におけるロータのQ視からの矢視図で
ある。
FIG. 17 is a view of the rotor in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1000 回転電機 1100 ステ−タ 1120 ステ−タコア 1200 ロ−タ 1210、1220 ロ−タヨ−ク 1230 界磁巻線 1211、1224 磁石挿入穴 1212、1225 丸穴 1280 磁石 1281 軟磁性体ピン。 1000 Rotating electric machine 1100 Stator 1120 Stator core 1200 Rotor 1210, 1220 Rotor yoke 1230 Field winding 1211, 1224 Magnet insertion hole 1212, 1225 Round hole 1280 Magnet 1281 Soft magnetic material pin.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定子巻線が巻装された固定子と、 磁性体よりなる薄板を軸方向に積層した回転子コアと、 前記回転子コアの磁極表面から前記固定子に磁束を供給
すると共に、前記回転子コア上にN極及びS極の磁極を
構成するように設けられた磁石と、 前記回転子コアのN極及びS極を磁気的に短絡する短絡
手段と、 前記短絡手段に流れる磁束量を制御するための界磁巻線
とを備え、 前記短絡手段により前記回転子コアの薄板を一体にした
ことを特徴とする永久磁石併用同期回転機。
1. A stator on which a stator winding is wound, a rotor core in which thin plates made of a magnetic material are laminated in an axial direction, and a magnetic flux is supplied to the stator from a magnetic pole surface of the rotor core. A magnet provided on the rotor core to form magnetic poles of N and S poles; a short-circuit means for magnetically short-circuiting the N and S poles of the rotor core; A synchronous winding machine with permanent magnets, comprising: a field winding for controlling the amount of flowing magnetic flux; and a thin plate of the rotor core integrated by the short-circuit means.
【請求項2】 前記回転子コアの軸方向に設けられた複
数の第1の穴を設けると共に、 前記磁石は第1の穴に挿入することで、前記回転子コア
上にN極及びS極の磁極を構成したことを特徴とする請
求項1に記載の永久磁石併用同期回転機。
2. A plurality of first holes provided in an axial direction of the rotor core, and the magnet is inserted into the first hole to form an N pole and an S pole on the rotor core. 2. The synchronous rotating machine with permanent magnets according to claim 1, wherein the magnetic poles are constituted as described above.
【請求項3】 前記短絡手段は、前記回転子コアの前記
磁極の軸方向に設けられた複数の第2の穴に軸方向に挿
入された磁性体ピンであることを特徴とする請求項1も
しくは2に記載の永久磁石併用同期回転機。
3. The apparatus according to claim 1, wherein the short-circuit means is a magnetic pin inserted in a plurality of second holes provided in an axial direction of the magnetic pole of the rotor core in an axial direction. Or the synchronous rotating machine with permanent magnet according to 2.
【請求項4】 前記回転子は、 前記短絡手段と前記界磁巻線とを組み合わせて、軸方向
に直列に複数配置したことを特徴とする請求項1ないし
3のいずれか1項に記載の永久磁石併用同期回転機。
4. The rotor according to claim 1, wherein a plurality of the rotors are arranged in series in the axial direction by combining the short-circuit means and the field winding. Synchronous rotating machine with permanent magnet.
【請求項5】 前記回転子コアの第1の穴は、前記回転
子コアの中心軸側から放射状に伸びた矩形穴であり、 前記回転子コアの磁極は、第1の穴間に形成されると共
に、 前記矩形穴の外径側および内径側に設けられた前記磁極
間を接続する接続部とを有し、 着磁の方向が前記回転子コアの周方向に沿い、かつ隣り
合う前記磁石の対向し合う極が同極となるように挿入さ
れたことを特徴とする請求項1ないし4のいづれか1項
に記載の永久磁石併用同期回転機。
5. A first hole of the rotor core is a rectangular hole radially extending from a center axis side of the rotor core, and a magnetic pole of the rotor core is formed between the first holes. A connecting portion provided between the outer diameter side and the inner diameter side of the rectangular hole for connecting the magnetic poles, and the magnetizing direction is along the circumferential direction of the rotor core and is adjacent to the magnet. The synchronous rotating machine with permanent magnet according to any one of claims 1 to 4, wherein the mutually opposed poles are inserted so as to have the same polarity.
【請求項6】 前記第1の穴は、前記回転子コアの前記
ピン挿入穴より内径側に設けられ、 前記第1の穴間には、漏洩磁束防止用の抜き穴が設けら
れると共に、 前記磁石は径方向に着磁され、隣合う磁極が交互に異な
るように前記第1の穴に挿入されることを特徴とする請
求項3に記載の永久磁石併用同期回転機。
6. The first hole is provided on an inner diameter side of the pin insertion hole of the rotor core, and a hole for preventing magnetic flux leakage is provided between the first holes. 4. The synchronous rotating machine with permanent magnets according to claim 3, wherein the magnet is magnetized in a radial direction, and is inserted into the first hole so that adjacent magnetic poles are alternately different. 5.
【請求項7】 前記漏洩磁束防止用の抜き穴に、着磁の
方向がコアの周方向に沿い、かつ前記磁石により磁化さ
れる前記回転子コアの前記磁極に対して同じ極が対向す
るように挿入される補助磁石とを有することを特徴とす
る請求項6に記載の永久磁石併用同期回転機。
7. The same direction as the magnetic pole of the rotor core, which is magnetized by the magnet, and is opposed to the magnetic pole of the rotor core, which is oriented along the circumferential direction of the core. 7. The synchronous rotating machine with permanent magnets according to claim 6, further comprising an auxiliary magnet inserted into the rotating machine.
【請求項8】 前記短絡磁路は、 前記回転子コアと、 前記回転子コアの軸方向両端部に設けられると共に、軸
方向に形成された鉄心ヨークとを有し、 前記磁性体ピンは前記鉄心ヨークに設けられた穴に圧入
することで、前記回転子コアと前記鉄心ヨ−クとを固定
することを特徴とする請求項1ないし7のいづれか1項
に記載の永久磁石併用同期回転機。
8. The short-circuit magnetic path includes: the rotor core; and core iron yokes provided at both axial ends of the rotor core and formed in the axial direction. The synchronous rotating machine with permanent magnet according to any one of claims 1 to 7, wherein the rotor core and the iron core yoke are fixed by press-fitting into a hole provided in the iron core yoke. .
【請求項9】 前記請求項1から8のいづれか1項に記
載の永久磁石併用同期回転機をモータ及び発電機として
駆動する場合において、 前記永久磁石併用同期回転機の前記固定子巻線に電気的
に結線され交流電力を供需給する電力変換回路と、 前記界磁巻線に電気的に結線され直流電力を供給する界
磁回路と、を備え、 前記電力変換回路により前記固定子巻線に流れる電流の
位相と量と、 前記界磁制御回路により前記界磁巻線に流れる電流量
と、を調整して、 前記永久磁石併用同期回転機内損失を最小にて駆動する
ことを特徴とする永久磁石併用同期回転機の駆動方法。
9. When the synchronous rotating machine with permanent magnet according to any one of claims 1 to 8 is driven as a motor and a generator, an electric power is applied to the stator winding of the synchronous rotating machine with permanent magnet. A power conversion circuit that is electrically connected and supplies AC power; and a field circuit that is electrically connected to the field winding and supplies DC power. The combination of a permanent magnet and a permanent magnet, wherein the phase and the amount of the flowing current and the amount of current flowing through the field winding by the field control circuit are adjusted to drive the synchronous rotor with a minimum loss. Driving method of synchronous rotating machine.
【請求項10】 前記請求項1から8のいづれか1項に
記載の永久磁石併用同期回転機をモータとして駆動する
場合において、 前記永久磁石併用同期回転機の前記固定子巻線に電気的
に結線され交流電力を供需給する電力変換回路と、 前記界磁巻線に電気的に結線され直流電力を供給する界
磁回路と、を備え、 前記界磁巻線に通電する電流量を低回転数域で大きく、
高回転数域で小さくすることを特徴とする永久磁石併用
同期回転機の駆動方法。
10. When the synchronous rotating machine with permanent magnet according to any one of claims 1 to 8 is driven as a motor, the synchronous rotating machine with permanent magnet is electrically connected to the stator winding of the synchronous rotating machine with permanent magnet. A power conversion circuit that supplies and supplies AC power, and a field circuit that is electrically connected to the field winding and supplies DC power. Large in the area,
A method for driving a synchronous rotating machine with permanent magnets, characterized in that the rotating speed is reduced in a high rotation speed range.
【請求項11】 前記請求項1から8のいづれか1項に
記載の永久磁石併用同期回転機を発電機として駆動する
場合において、 前記界磁巻線に電気的に結線され直流電力を供給する界
磁回路と、を備え、 前記界磁巻線に通電する電流量を増減して出力を調整す
ることを特徴とする永久磁石併用同期回転機の駆動方
法。
11. When the synchronous rotating machine with permanent magnet according to any one of claims 1 to 8 is driven as a generator, a field which is electrically connected to the field winding and supplies DC power. And a magnetic circuit, wherein the output is adjusted by increasing or decreasing the amount of current flowing through the field winding, and a method of driving a synchronous rotating machine with permanent magnets.
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