JP3367304B2 - 永久磁石モータ - Google Patents
永久磁石モータInfo
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石をロータ内
部に埋め込むことで、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
ロータ本体に永久磁石を埋設したモータが知られてい
る。図5は、従来の永久磁石埋め込みモータを示す。こ
の永久磁石埋め込みモータは、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3aの内
部に、ロータ中心側に凸の円弧形状に形成された永久磁
石8を埋め込んでロータ31を形成している。図5に示
すものは4極のモータであって、4本の永久磁石8がN
極,S極交互になるように円周方向に配置されている。
ステータ2に施された巻線10により、回転磁界が生じ
ステータティース4からロータ31に磁束が入る。 【0003】しかし、上記構成はリラクタンストルクを
有効に活用する点では好ましくない。リラクタンストル
クは、磁路22の磁束の通り易さと磁路21の磁束の通
り易さとの差に比例する。上記構成においては、磁路2
1は透磁率が空気と同等の永久磁石を2度通過するため
磁束が通りにくく、かつ磁路22も永久磁石の端部9
a,9bが磁束をロータ内に通すのを妨げているため、
磁束が通りにくくなる。従って、リラクタンスを十分に
利用しているとは言えなかった。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記の問題点を解決す
るため本発明者らは、永久磁石を半径方向に複数に分割
したロータをもつ永久磁石モータを発明し、出願した。
図6は、本発明者が開発した永久磁石モータを示してい
る。この先行発明に係る永久磁石モータは、高透磁率の
電磁鋼板を積層して作ったロータ32に、ロータ半径方
向に1極あたり2層に間隔をおいて配置された4組の永
久磁石8c,8dを埋設してなる。上記構成のロータ
は、ステータ2の各ティース4の間に配設された巻線1
0によって生ずる回転磁界と永久磁石の磁界との関係に
より発生するマグネットトルク、および前記回転磁界に
よる磁束がロータ32の磁路Pa1,Pa2などに流れ
ることにより発生するリラクタンストルクとの合成によ
り、R方向に回転している。 【0005】上記先行発明において、2層構造をとる永
久磁石の間に磁路Pa1を設けることにより、リラクタ
ンストルクを有効に利用することが可能となった。上記
構成のモータにおいて、リラクタンストルク発生に有効
な磁束は、磁路Pa1を通るものでありロータ外周側に
位置する永久磁石の先端9c,9dに、ロータ外周に略
平行に対向する部分が存在し、磁路Pa1に流れ込む磁
束を制限していた。すなわち、永久磁石先端の幅がステ
ータの磁界が流れ込むのを妨害していた。従って、より
リラクタンストルクを有効に利用できる永久磁石の形状
が要求されていた。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記先行発明
の問題点を解決するため、少なくとも複数の永久磁石と
高透磁率材とからなるロータ本体に、一極あたりロータ
半径方向に複数に分割され、かつロータの中心側に凸の
円弧形状に形成されている永久磁石を、分割したそれぞ
れの永久磁石の端部がロータ外周に近接するように埋設
した永久磁石モータにおいて、各極のロータの外周側に
位置する永久磁石の端部がロータ外周に対して近接する
位置で、円弧内側部の切り欠き、すなわちロータ外周側
の切り欠きが一直線上にあり、かつ円弧外側部の切り欠
き、すなわちロータ内周部の切り欠きが互いに平行であ
り、尖った先端が直角となるように形成された尖端形状
としたことを特徴とする。 【0007】上記発明において、各永久磁石を円弧形状
とすることにより、磁石表面積を大きくできる。また、
ロータの外周側に位置する永久磁石を、図2のごとく両
端の切り欠きのうち円弧内側部の切り欠き、すなわちロ
ータ外周側の切り欠きが一直線上にあり、かつ円弧外側
部の切り欠き、すなわちロータ内周部の切り欠きが互い
に平行であり、尖った先端が直角となるように形成され
たことを特徴とすることにより、永久磁石の生産性を向
上させ加工精度を向上させることが可能である。 【0008】ロータ内周側に位置する永久磁石は、マグ
ネットトルクに深く関わるため、先端は内面側のみ切り
欠くようにすると好適である。 【0009】 【発明の実施の形態】本発明は上記構成によって、次の
ような作用を有する。 【0010】ロータ外周側に位置する永久磁石の両端が
尖端形状であることにより、ロータの回転位置によら
ず、ステータの回転磁界による磁束が、磁路Pa1に十
分かつ均等に流れる。すなわち、リラクタンストルクを
有効に利用し、同じ入力でも高いトルクを発生させると
ともに、トルクリップルの低減も可能である。 【0011】また、図2に示すような永久磁石は加工性
が良く、寸法精度も良いため生産性とモータ特性を向上
させることができる。 【0012】ロータ内周側に位置する永久磁石は、ステ
ータティースと近接して対向する部分がある幅をもって
存在するため、永久磁石の先端に回り込む無効な磁束を
防ぐことができる。 【0013】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実
施の形態を示す断面図である。高透磁率の電磁鋼板を積
層して作ったロータ本体3に、ロータ半径方向に1極あ
たり2層に間隔をおいて配置された4組の永久磁石8
a,8b,・・・を埋設してなり、ロータ外周側に位置
する永久磁石8aの先端部9aは、先端形状となってい
る。永久磁石8aの上面図と正面図を図2に示す。円弧
内側部の切り欠き、すなわちロータ外周側の切り欠き1
1が一直線上にあり、かつ円弧外側部の切り欠き、すな
わちロータ内周部の切り欠き12が互いに平行であり、
尖った先端の角θがほぼ直角となるような形状である。 【0014】また、各永久磁石はロータの中心側に凸の
円弧形状部分を配設されている。ロータ内周側に位置す
る永久磁石8bは、先端部9bが内面部のみ細められて
おり、ステータの回転磁界による磁束を十分に磁路Pa
1に導くことができるとともに、永久磁石による磁束を
有効に利用でき、減磁界に対する耐力も向上する。 【0015】図1に示す本願発明のモータ、および図6
の先行発明のモータのトルクの値を図3に、トルクリッ
プルの値を図4に示した。トルクリップルの値は、トル
ク波形の最大値と最小値の差を示している。実際にモー
タとして使用される負荷点3点において測定を行った結
果、先行発明との比較において、全ての負荷点において
同一入力電流下でトルクは約5パーセントの向上、トル
クリップルは20パーセント以上の低減が図られてい
る。 【0016】なお、上記実施の形態は4極のロータに、
一極あたり2層の永久磁石を用いた構成となっている
が、本発明は4極に限るものではない。また、1極あた
り2層の永久磁石である必要もなく、3層以上の場合は
少なくともロータの最外周に位置する永久磁石のみを尖
端形状に、望ましくはロータの最内周に位置する永久磁
石以外の永久磁石全ての両端を尖端形状にすればよい。 【0017】すなわち本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨に基づき種種の変形が
可能であり、これらを本発明の範囲から排除するもので
はない。 【0018】 【発明の効果】本発明により、マグネットトルクを減少
させることなくリラクタンストルクを最大限に活用で
き、かつトルクリップルを低減するので、高効率,高出
力,低振動の永久磁石モータを提供することができる。
部に埋め込むことで、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
ロータ本体に永久磁石を埋設したモータが知られてい
る。図5は、従来の永久磁石埋め込みモータを示す。こ
の永久磁石埋め込みモータは、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3aの内
部に、ロータ中心側に凸の円弧形状に形成された永久磁
石8を埋め込んでロータ31を形成している。図5に示
すものは4極のモータであって、4本の永久磁石8がN
極,S極交互になるように円周方向に配置されている。
ステータ2に施された巻線10により、回転磁界が生じ
ステータティース4からロータ31に磁束が入る。 【0003】しかし、上記構成はリラクタンストルクを
有効に活用する点では好ましくない。リラクタンストル
クは、磁路22の磁束の通り易さと磁路21の磁束の通
り易さとの差に比例する。上記構成においては、磁路2
1は透磁率が空気と同等の永久磁石を2度通過するため
磁束が通りにくく、かつ磁路22も永久磁石の端部9
a,9bが磁束をロータ内に通すのを妨げているため、
磁束が通りにくくなる。従って、リラクタンスを十分に
利用しているとは言えなかった。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記の問題点を解決す
るため本発明者らは、永久磁石を半径方向に複数に分割
したロータをもつ永久磁石モータを発明し、出願した。
図6は、本発明者が開発した永久磁石モータを示してい
る。この先行発明に係る永久磁石モータは、高透磁率の
電磁鋼板を積層して作ったロータ32に、ロータ半径方
向に1極あたり2層に間隔をおいて配置された4組の永
久磁石8c,8dを埋設してなる。上記構成のロータ
は、ステータ2の各ティース4の間に配設された巻線1
0によって生ずる回転磁界と永久磁石の磁界との関係に
より発生するマグネットトルク、および前記回転磁界に
よる磁束がロータ32の磁路Pa1,Pa2などに流れ
ることにより発生するリラクタンストルクとの合成によ
り、R方向に回転している。 【0005】上記先行発明において、2層構造をとる永
久磁石の間に磁路Pa1を設けることにより、リラクタ
ンストルクを有効に利用することが可能となった。上記
構成のモータにおいて、リラクタンストルク発生に有効
な磁束は、磁路Pa1を通るものでありロータ外周側に
位置する永久磁石の先端9c,9dに、ロータ外周に略
平行に対向する部分が存在し、磁路Pa1に流れ込む磁
束を制限していた。すなわち、永久磁石先端の幅がステ
ータの磁界が流れ込むのを妨害していた。従って、より
リラクタンストルクを有効に利用できる永久磁石の形状
が要求されていた。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記先行発明
の問題点を解決するため、少なくとも複数の永久磁石と
高透磁率材とからなるロータ本体に、一極あたりロータ
半径方向に複数に分割され、かつロータの中心側に凸の
円弧形状に形成されている永久磁石を、分割したそれぞ
れの永久磁石の端部がロータ外周に近接するように埋設
した永久磁石モータにおいて、各極のロータの外周側に
位置する永久磁石の端部がロータ外周に対して近接する
位置で、円弧内側部の切り欠き、すなわちロータ外周側
の切り欠きが一直線上にあり、かつ円弧外側部の切り欠
き、すなわちロータ内周部の切り欠きが互いに平行であ
り、尖った先端が直角となるように形成された尖端形状
としたことを特徴とする。 【0007】上記発明において、各永久磁石を円弧形状
とすることにより、磁石表面積を大きくできる。また、
ロータの外周側に位置する永久磁石を、図2のごとく両
端の切り欠きのうち円弧内側部の切り欠き、すなわちロ
ータ外周側の切り欠きが一直線上にあり、かつ円弧外側
部の切り欠き、すなわちロータ内周部の切り欠きが互い
に平行であり、尖った先端が直角となるように形成され
たことを特徴とすることにより、永久磁石の生産性を向
上させ加工精度を向上させることが可能である。 【0008】ロータ内周側に位置する永久磁石は、マグ
ネットトルクに深く関わるため、先端は内面側のみ切り
欠くようにすると好適である。 【0009】 【発明の実施の形態】本発明は上記構成によって、次の
ような作用を有する。 【0010】ロータ外周側に位置する永久磁石の両端が
尖端形状であることにより、ロータの回転位置によら
ず、ステータの回転磁界による磁束が、磁路Pa1に十
分かつ均等に流れる。すなわち、リラクタンストルクを
有効に利用し、同じ入力でも高いトルクを発生させると
ともに、トルクリップルの低減も可能である。 【0011】また、図2に示すような永久磁石は加工性
が良く、寸法精度も良いため生産性とモータ特性を向上
させることができる。 【0012】ロータ内周側に位置する永久磁石は、ステ
ータティースと近接して対向する部分がある幅をもって
存在するため、永久磁石の先端に回り込む無効な磁束を
防ぐことができる。 【0013】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実
施の形態を示す断面図である。高透磁率の電磁鋼板を積
層して作ったロータ本体3に、ロータ半径方向に1極あ
たり2層に間隔をおいて配置された4組の永久磁石8
a,8b,・・・を埋設してなり、ロータ外周側に位置
する永久磁石8aの先端部9aは、先端形状となってい
る。永久磁石8aの上面図と正面図を図2に示す。円弧
内側部の切り欠き、すなわちロータ外周側の切り欠き1
1が一直線上にあり、かつ円弧外側部の切り欠き、すな
わちロータ内周部の切り欠き12が互いに平行であり、
尖った先端の角θがほぼ直角となるような形状である。 【0014】また、各永久磁石はロータの中心側に凸の
円弧形状部分を配設されている。ロータ内周側に位置す
る永久磁石8bは、先端部9bが内面部のみ細められて
おり、ステータの回転磁界による磁束を十分に磁路Pa
1に導くことができるとともに、永久磁石による磁束を
有効に利用でき、減磁界に対する耐力も向上する。 【0015】図1に示す本願発明のモータ、および図6
の先行発明のモータのトルクの値を図3に、トルクリッ
プルの値を図4に示した。トルクリップルの値は、トル
ク波形の最大値と最小値の差を示している。実際にモー
タとして使用される負荷点3点において測定を行った結
果、先行発明との比較において、全ての負荷点において
同一入力電流下でトルクは約5パーセントの向上、トル
クリップルは20パーセント以上の低減が図られてい
る。 【0016】なお、上記実施の形態は4極のロータに、
一極あたり2層の永久磁石を用いた構成となっている
が、本発明は4極に限るものではない。また、1極あた
り2層の永久磁石である必要もなく、3層以上の場合は
少なくともロータの最外周に位置する永久磁石のみを尖
端形状に、望ましくはロータの最内周に位置する永久磁
石以外の永久磁石全ての両端を尖端形状にすればよい。 【0017】すなわち本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨に基づき種種の変形が
可能であり、これらを本発明の範囲から排除するもので
はない。 【0018】 【発明の効果】本発明により、マグネットトルクを減少
させることなくリラクタンストルクを最大限に活用で
き、かつトルクリップルを低減するので、高効率,高出
力,低振動の永久磁石モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す断面図
【図2】本発明の一実施の形態におけるロータ外周側に
位置する永久磁石の上面図および正面図 【図3】先行発明および本願発明のモータのトルクの値
を示す図 【図4】先行発明および本願発明のモータのトルクリッ
プルの値を示す図 【図5】従来の永久磁石埋め込みモータを示す断面図 【図6】先行発明の二層永久磁石埋め込みモータを示す
断面図 【符号の説明】 2 ステータ 3,31,32 ロータ 3a ロータコア 4 ステータティース 8a,8b,8c,8d 永久磁石 9a,9b,9c,9d 永久磁石端部 10 巻線 11 ロータ外周側の切り欠き 12 ロータ内周側の切り欠き 21,22 磁路
位置する永久磁石の上面図および正面図 【図3】先行発明および本願発明のモータのトルクの値
を示す図 【図4】先行発明および本願発明のモータのトルクリッ
プルの値を示す図 【図5】従来の永久磁石埋め込みモータを示す断面図 【図6】先行発明の二層永久磁石埋め込みモータを示す
断面図 【符号の説明】 2 ステータ 3,31,32 ロータ 3a ロータコア 4 ステータティース 8a,8b,8c,8d 永久磁石 9a,9b,9c,9d 永久磁石端部 10 巻線 11 ロータ外周側の切り欠き 12 ロータ内周側の切り欠き 21,22 磁路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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 楢崎 和成
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(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 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
(56)参考文献 特開 平7−255138(JP,A)
実開 平6−66277(JP,U)
実開 昭58−105779(JP,U)
実開 昭61−81773(JP,U)
A.Vagati,THE SYNC
HRONOUS RELUCTANCE
SOLUTION:A NEW AL
TERNATIVE IN A.C.D
RIVE,PROCEEDINGS O
F THE INTERNATIONA
LCONFERENCE ON IND
USTRIAL ELECTRONIC
AND INSTRUMENTATI
ON,イタリア,IEEE,1994年 9
月,1/20/5−9,1−13
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H02K 1/27
H02K 21/16
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 少なくとも複数の永久磁石と高透磁率材
とからなるロータ本体に、一極あたりロータ半径方向に
複数に分割され、かつロータの中心側に凸の円弧形状に
形成されている永久磁石を、分割したそれぞれの永久磁
石の端部がロータ外周に近接するように埋設した永久磁
石モータにおいて、各極のロータの外周側に位置する永
久磁石の端部がロータ外周に対して近接する位置で、円
弧内側部の切り欠き、すなわちロータ外周側の切り欠き
が一直線上にあり、かつ円弧外側部の切り欠き、すなわ
ちロータ内周部の切り欠きが互いに平行であり、尖った
先端が直角となるように形成された尖端形状であること
を特徴とする永久磁石モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29396295A JP3367304B2 (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 永久磁石モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29396295A JP3367304B2 (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 永久磁石モータ |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002261582A Division JP3596542B2 (ja) | 2002-09-06 | 2002-09-06 | 永久磁石モータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09140076A JPH09140076A (ja) | 1997-05-27 |
JP3367304B2 true JP3367304B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=17801448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29396295A Expired - Fee Related JP3367304B2 (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 永久磁石モータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3367304B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102761182B (zh) * | 2011-08-05 | 2013-03-27 | 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 |
JP5901436B2 (ja) * | 2012-06-08 | 2016-04-13 | 日立アプライアンス株式会社 | 永久磁石同期機 |
CN104600938B (zh) * | 2013-12-25 | 2016-03-09 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 永磁电机 |
-
1995
- 1995-11-13 JP JP29396295A patent/JP3367304B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A.Vagati,THE SYNCHRONOUS RELUCTANCE SOLUTION:A NEW ALTERNATIVE IN A.C.DRIVE,PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONALCONFERENCE ON INDUSTRIAL ELECTRONIC AND INSTRUMENTATION,イタリア,IEEE,1994年 9月,1/20/5−9,1−13 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09140076A (ja) | 1997-05-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |