JP3592948B2 - Electric vehicle and permanent magnet rotating electric machine used therefor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石回転電機を駆動機構の一部として有する電動車両及びそれに用いられる永久磁石回転電機に係り、特に、内部磁石型回転電機に好適な永久磁石回転電機を駆動機構の一部として有する電動車両及びそれに用いられる永久磁石回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動車両,特に、電気自動車において使用される駆動電動機は、電気自動車として積載されるバッテリーの量が限定され、かつ、そのバッテリー容量で十分な一充電走行距離を確保することが必要なために、小型軽量、高効率であることが望まれている。
【0003】
電動機を小型軽量化するためには、高速回転に適していることが要望される。また、高効率電動機としては、直流電動機や誘導電動機よりも永久磁石電動機が推奨できる。特に、永久磁石を回転子の外周に配置する表面磁石電動機に比較して、永久磁石よりも高い透磁率を有する、例えば、珪素鋼板の中に永久磁石保持部を有するいわゆる内部磁石電動機が適している。内部磁石永久磁石電動機は、弱め界磁制御によって高速まで運転できる点や、弱め界磁制御によって高効率にできるためである。更に、電動機を小型軽量にするためには高性能の永久磁石を使用することが不可欠である。しかし、高性能な永久磁石は高価であるため、使用量を限定することが必要である。一方、永久磁石の使用量を制限するには、極数を多くすることが必要である。この方式の電動機の従来例としては、例えば、特開平5−76146号公報に記載のように、回転子の中に8極の永久磁石を内蔵したものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平5−76146号公報に記載のものにおいては、遠心力を受ける永久磁石の外周に位置する磁極片の重量が大きいため、磁極片の両端に位置するブリッジ部の径方向の厚さを大きくする必要があり、高速回転への配慮がなされていないものであった。従って、かかる回転電機を用いた電動車両においては、一充電走行距離が短いという問題があった。
【0005】
本発明の目的は、高速回転の可能な永久磁石回転電機を駆動機構の一部として用いることにより、一充電走行距離の長い電動車両を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、高速回転の可能な永久磁石回転電機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、車輪を駆動するための永久磁石回転電機と、この永久磁石回転電機で発生する駆動トルクを制御するための制御装置と、この制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力を供給するバッテリとを有する電動車両であって、前記永久磁石回転電機は、多相の固定子巻線が巻回された固定子鉄心を有する固定子と、この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、前記回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、前記永久磁石は、比(R1/R0)が0.85より大きな値となるような位置に前記永久磁石が位置するように前記永久磁石挿入孔に挿入されており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は、前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、前記回転子鉄心の外周部であって前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片部は前記永久磁石と前記固定子との間の磁束のための磁気回路を形成し、前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されており、前記バッテリから前記制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力が供給され、前記永久磁石回転電機で発生した駆動トルクによって前記車輪が駆動されるものであり、かかる構成により、漏洩磁束を低減して、回転電機を小型軽量化でき、従って、高速回転し得るため、一充電走行距離を長くし得るものとなる。
【0007】
(2)上記電動車両において、好ましくは、前記永久磁石の形状は直方体であり、前記永久磁石の厚みをR3とし、前記磁極片部(32B1)と、前記磁極片部(32B1)に周方向に近接して配置された前記補助磁極片部(32B2)との間の境界部に前記ブリッジ部が形成されると共に、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に最も近接している部分である回転子鉄心の前記ブリッジ部(32B3)の厚さをR2としたとき、R3はR2の2倍以下であり、かかる構成により、高速化に対応し得るものとなる。
【0008】
(3)上記目的を達成するために、本発明は、車輪を駆動するための永久磁石回転電機と、この永久磁石回転電機で発生する駆動トルクを制御するための制御装置と、この制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力を供給するバッテリとを有する電動車両であって、前記永久磁石回転電機は、多相の固定子巻線が巻回された固定子鉄心を有する固定子と、この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、前記回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔に挿入され、さらに比(R1/R0)が0.85より大きな値となる位置に設けられており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、前記回転子鉄心の外周部であって前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片部は前記永久磁石と前記固定子との間の磁束を通すための磁気回路を形成し、前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されており、前記回転子鉄心は、前記シャフトと前記永久磁石挿入孔との間に複数の風穴を備えており、前記バッテリから前記制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力が供給され、前記永久磁石回転電機で発生した駆動トルクによって前記車輪が駆動されるものであり、かかる構成により、回転電機を軽量化し、かつ磁束量を増加でき、従って、高速回転し得るため、一充電走行距離を長くし得るものとなる。
【0009】
(4)上記目的を達成するために、本発明は、車輪を駆動するための永久磁石回転電機と、この永久磁石回転電機で発生する駆動トルクを制御するための制御装置と、この制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力を供給するバッテリとを有する電動車両であって、前記永久磁石回転電機は、多相の固定子巻線が巻回された固定子鉄心を有する固定子と、この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、前記回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔に挿入されていて、さらに比(R1/R0)が0.85より大きな値となる位置に保持されており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、前記回転子鉄心の外周部であって前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片は前記永久磁石に基づく磁束を通すための磁気回路を作り、 前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、前記永久磁石の形状は直方体であり、前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されており、前記永久磁石挿入孔の外周方向の長さは前記永久磁石の長さよりも長く、前記永久磁石が対応する前記永久磁石挿入孔に挿入されたとき、前記各永久磁石の両端部にはブリッジ部の孔 (52,54) がそれぞれ形成され、前記バッテリから前記制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力が供給され、前記永久磁石回転電機で発生した駆動トルクによって前記車輪が駆動されるようにしたものであり、かかる構成により、脈動トルクやコギングトルクの発生を低減し得るため、一充電走行距離を長くし得るものとなる。
【0010】
(5)上記電動車両において、好ましくは、上記空隙は、樹脂により充填するようにしたものであり、かかる構成により、永久磁石の回転子鉄心への接触を緩和し得るものとなる。
【0011】
(6)上記電動車両において、好ましくは、前記回転子鉄心は、前記それぞれの永久磁石挿入孔の周方向の両端部に、前記永久磁石の幅よりも狭い形状であって、前記永久磁石の周方向への位置決めを行なうスリット (62,64) をそれぞれ有するようにしたものであり、かかる構成により、永久磁石の位置決めを容易とし得るものとなる。
【0012】
(7)上記目的を達成するために、本発明は、多相の固定子巻線が巻回された固定子鉄心を有する固定子と、この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、前記回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔に挿入されていて、さらに比(R1/R0)が0.85より大きな値となる位置に保持されており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、前記回転子鉄心の外周部であって前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片は前記永久磁石に基づく磁束を通すための磁気回路を作り、前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されているものであり、かかる構成により、高速回転が可能となる。
(8)上記(7)において、好ましくは、前記永久磁石の形状は直方体であり、前記永久磁石の厚みをR3とし、前記磁極片部(32B1)と、前記磁極片部(32B1)に周方向に近接して配置された前記補助磁極片部(32B2)との間の境界部に前記ブリッジ部が形成されると共に、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に最も近接している部分である回転子鉄心の前記ブリッジ部(32B3)の厚さをR2としたとき、R3はR2の2倍以下としたものである。
(9)また、上記目的を達成するために、本発明は、多相の固定子巻線が巻回された固定子鉄心を有する固定子と、この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、前記回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔に挿入されていて、さらに比(R1/R0)が0.85より大きな値となる位置に保持されており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、前記回転子鉄心の外周部で前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片は前記永久磁石に基づく磁束を通すための磁気回路を作り、前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されており、
前記回転子鉄心は、前記シャフトと前記永久磁石挿入孔との間に複数の風穴を備えたものである。
(10)さらに、上記目的を達成するために、本発明は、多相の固定子巻線が巻回された固定子鉄心を有する固定子と、この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、前記回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔に挿入されていて、さらに比(R1/R0)が0.85より大きな値となる位置に保持されており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、前記回転子鉄心の外周部で前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片は前記永久磁石に基づく磁束を通すための磁気回路を作り、前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されており、前記永久磁石挿入孔の外周方向の長さは前記永久磁石の長さよりも長く、前記永久磁石が対応する前記永久磁石挿入孔に挿入されたとき、前記各永久磁石の両端部にはブリッジ部の孔 (52,54) がそれぞれ形成されるようにしたものである。
(11)上記(10)において、好ましくは、前記ブリッジ部の孔は樹脂により充填されているものである。
(12)上記(7)において、好ましくは、前記回転子鉄心は、前記それぞれの永久磁石挿入孔の周方向の両端部に、前記永久磁石の幅よりも狭い形状であって、前記永久磁石の周方向への位置決めを行なうスリット (62,64) をそれぞれ有しているものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態による永久磁石回転電機ついて、図1,図2,図3を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施の形態による永久磁石回転電機の正面側から見た部分断面図であり、図2は、図1のA−A断面を示し、本発明の一実施の形態による永久磁石回転電機の断面図であり、図3は、図2の要部拡大図である。
【0014】
図1において、回転電機10の固定子20は、固定子鉄心22と、この固定子鉄心22に巻回された多相の固定子巻線24と、固定子鉄心22をその内周面に固定保持するハウジング26から構成されている。回転子30は、回転子鉄心32と、回転子鉄心32に設けられた永久磁石挿入孔34に挿入された永久磁石36と、シャフト38とから構成されている。シャフト38は、ベアリング42,44によって回転自在に保持されている。ベアリング42,44は、エンドブラケット46,48によって支持されており、エンドブラケット46,48は、ハウジング26の両端にそれぞれ固定されている。
【0015】
また、回転子30の永久磁石36の位置を検出する磁極位置検出器PS及び回転子30の位置を検出するエンコーダEが、回転子30の側面側に配置されている。回転電機10は、磁極位置検出器PSの信号と、エンコーダEの出力信号によって、図示しない制御装置によって運転制御される。
【0016】
図2は、図1のA−A矢視の断面図であるが、ハウジングの図示は省略してある。図2において、回転電機10は、固定子20と回転子30とから構成されている。固定子20は、固定子鉄心22と固定子巻線24から構成される。固定子巻線24は、固定子鉄心22に巻回されている。
【0017】
回転子30は、高透磁率磁性材料である,例えば、複数枚の珪素鋼板が積層されている回転子鉄心32と、回転子鉄心32に設けられた8個の永久磁石挿入孔34に挿入された8個の永久磁石36と、シャフト38から構成されている。8個の永久磁石36は、極性が互いに反対方向になるように、回転子鉄心32の周方向に等間隔で配置されている。
【0018】
回転子鉄心32は、永久磁石挿入孔34とシャフト38を通す孔が打ち抜かれる構造となっている。永久磁石挿入孔34とシャフト38を通す孔が打ち抜かれ珪素鋼板を積層し、貫通する永久磁石挿入孔34とシャフト38を通す孔の中に永久磁石36及びシャフト38が挿入されて回転子30を構成する。
【0019】
永久磁石回転子30は、矢印(反時計)方向に回転し、電動機として運転するものとする。使用する永久磁石36の形状は、直方体とする。
【0020】
次に、図3を用いて、回転子の詳細構造について説明する。
【0021】
回転子鉄心32を半径方向に分けると、内周側のヨーク部32Aと、外周部32Bに分けられる。また、回転子鉄心32の外周部32Bを周方向に3つの部分に分けると、磁極片部32B1と、補助磁極片部32B2と、ブリッジ部32B3に分けられる。磁極片部32B1は、回転子鉄心32の外周部32Bの中で、永久磁石36の外周側に位置する領域であり、永久磁石36からの磁束Bφがギャップを介して固定子20側に流れて磁気回路を構成する領域である。補助磁極片部32B2は、磁極片部32B1の間に挟まれる領域であり、磁石の磁気回路をバイパスして、固定子の起磁力によって直接磁束を固定子側に発生させる領域である。ブリッジ部32B3は、磁極片部32B1と補助磁極片部32B2との境界の部分であり、永久磁石36の外周が、回転子鉄心32の外周に最も近接している部分である。
【0022】
以上の構成で、図示しない制御装置によって、固定子巻線24に流す電流のつくる電機子起磁力の合成ベクトルを、補助磁極部32B2の中心位置より回転方向に向くように制御することによって、回転電機10は、永久磁石36によるトルクの他に補助磁極部32B2によるトルクを発生することができ、高トルクの電動機として運転することができる。
【0023】
永久磁石の形状としては、直方体のものを採用しているため、円弧状の磁石に比較して寸法精度が確保でき、ブリッジ部32B3等を精度よくでき、従って、回転子のバランス作業なしに高速回転に供することができる。
【0024】
本実施の形態においては、永久磁石回転電機における永久磁石36の配置位置に特徴を有している。回転子30の半径をR0とし、回転子30の中心から永久磁石36の内周側の位置までの距離をR1とすると、その比(R1/R0)を0.85より大きくしている。
【0025】
永久磁石36を挿入するために、回転子鉄心30には永久磁石挿入孔34が形成されている。この永久磁石挿入孔34に永久磁石36が挿入され、回転子30が回転すると、遠心力が発生するが、回転子30の全体によって発生する遠心力の内、永久磁石36及び永久磁石36の外周に存在する磁極片部32B1によって発生する遠心力は、ブリッジ部32B3に集中することになる。そこで、この永久磁石によって発生する遠心力を、回転子30の全体によって発生する遠心力の1/2より小さくするように、永久磁石36の配置位置を設定するようにした。その結果、回転子30の半径R0と、回転子30の中心から永久磁石36の内周側の位置までの距離R1の比(R1/R0)を0.85より大きくすることにより、永久磁石によって発生する遠心力を、回転子30の全体によって発生する遠心力の1/2より小さくすることができる。
【0026】
以上のように、永久磁石36の配置位置を設定することにより、永久磁石36によって発生する遠心力を小さくできるので、遠心力が最も作用するブリッジ部32B3の半径向の厚さR2を短くすることができる。ブリッジ部32B3の半径方向の厚さR2が長くなると、永久磁石36から発生する磁束が、ブリッジ部32B3を経由して漏れる漏れ磁束BLとなるため、回転電機によって発生するトルクが減少する。漏れ磁束BLが大きいにも拘らず、発生するトルクを所定値にしようとすると、回転電機自体を大型化せざるを得ず、高速化は達成できなくなる。
【0027】
しかしながら、上述したように、回転子30の半径R0と、回転子30の中心から永久磁石36の内周側の位置までの距離R1の比(R1/R0)を0.85より大きくすることにより、永久磁石36によって発生する遠心力を、回転子30の全体によって発生する遠心力の1/2より小さくすることができるので、ブリッジ部32B3の半径向の厚さR2を狭くできるので、漏れ磁束BLを低減でき、発生するトルクの低減がなく、その結果、高速化を達成できるものである。
【0028】
図3に示した実施の形態においては、回転子30の半径R0が、57.5mmであり、回転子30の中心から永久磁石36の内周側の位置までの距離R1が、49.5mmとしてある。その結果、回転子30の半径R0と、回転子30の中心から永久磁石36の内周側の位置までの距離R1の比(R1/R0)が、0.86となっている。なお、永久磁石36の半径方向の厚みR3は、4mmであり、磁極片部32B1の半径方向の最大厚みR4は、4mmであり、その時、ブリッジ部32B3の半径方向の厚みR2は、2mmとなっている。
【0029】
永久磁石36及び永久磁石36の外周に存在する磁極片部32B1によって発生する遠心力を、回転子30の全体によって発生する遠心力の1/2より小さくしてあるので、ブリッジ部32B3の厚みR2が2mmでも遠心力によってブリッジ部32B3が壊れることはなく、また、ブリッジ部32B3の厚みR2を狭くすることができた結果、ブリッジ部32B3からの漏れ磁束も低減できるので、発生トルクを大きくできる。従って、回転電機のサイズを小型軽量化できるので、回転電機の高速回転が可能となる。
【0030】
ちなみに、特開平5−76146号公報の第1頁目の要約に図示された例では、R1/R0に相当する値は、(2.1/2.9)=0.72となり、この時発生する遠心力は、本願の図3に示した場合の約1.5倍となるため、ブリッジ部の厚みを厚くせざるを得ず、その結果、漏洩磁束も大きくなり、発生トルクが低減するので、高速化には適さないものとなる。
【0031】
さらに、永久磁石の厚さは、できる限り薄い方がより高速に対応できる。特に、図示したように、永久磁石36の厚みR3をブリッジ部32B3の厚さR2の2倍以下とすることにより高速の永久磁石回転電機を提供することができる。
【0032】
本実施の形態によれば、漏洩磁束を低減できるため、内部永久磁石回転電機における発生トルクの低減を防止でき、その結果、回転電機を小型軽量化できるので、回転電機を高速回転可能となる。
【0033】
次に、本発明の他の実施の形態による永久磁石回転電機について、図4を用いて説明する。
図4は、本発明の他の実施の形態による永久磁石回転電機の回転子の断面図である。
本実施の形態による回転電機の全体構造は、図1に示したとおりであり、また、固定子の構造は、図2に示したとおりである。
【0034】
図4において、回転電機の回転子30は、高透磁率磁性材料である,例えば、複数枚の珪素鋼板が積層されている回転子鉄心32と、回転子鉄心32に設けられた8個の永久磁石挿入孔34に挿入された8個の永久磁石36と、シャフト38から構成されている。8個の永久磁石36は、極性が互いに反対方向になるように、回転子鉄心32の周方向に等間隔で配置されている。
【0035】
さらに、永久磁石36の内周側には、永久磁石36と同数の風穴39が形成されている。
【0036】
回転子鉄心32は、永久磁石挿入孔34とシャフト38を通す孔と風穴39が打ち抜かれる構造となっている。永久磁石挿入孔34とシャフト38を通す孔と風穴39が打ち抜かれ珪素鋼板を積層し、貫通する永久磁石挿入孔34とシャフト38を通す孔の中に永久磁石36及びシャフト38が挿入されて回転子30を構成する。その時、各層の回転鉄心32に形成された風穴39は、連通するようになっている。従って、永久磁石32とシャフト38の間には、空気が流通可能な風穴が形成されている。
【0037】
永久磁石回転子30は、矢印(反時計)方向に回転し、電動機として運転するものとする。使用する永久磁石36の形状は、直方体とする。
【0038】
永久磁石の内周側のヨーク部の中に、永久磁石を個数と同数の風穴39を設けることにより、回転子30を軽量化できるので、回転電機全体を軽量化でき、高速回転に適したものとなる。
【0039】
また、永久磁石36として、特に、稀土類磁石を用いた場合には、温度上昇による磁束の減少が大きいものである。そこで、永久磁石を個数と同数の風穴39を設けることにより、回転子30の内周に冷却風をいれる構成とすることによって磁石温度を低くし、磁束量を増加させ、トルクを増加させることができる。
【0040】
なお、高速内転型永久磁石回転電機においては、永久磁石36が外周側に配置されるために、内周側の回転子鉄心32のヨーク部32Aの磁束密度は極端に低くなる。そのため、風孔39を設ける余地がある。
【0041】
また、風孔39を設けたことによる磁石回転子32の軽量化は、ベアリング42,44の負担を軽減できる。
【0042】
以上の構成によって小型軽量高効率で高速回転に適した永久磁石回転電機を提供することができる。
【0043】
図4に示す例において、回転子30の半径R0が、57.5mmであり、回転子30の中心から永久磁石36の内周側の位置までの距離R1が、49.5mmとしてあり、図3に示す例と同じ大きさとしたとき、風穴39の内周側の半径方向の距離R5を27mmとし、風穴39の半径の方向の距離R6を17mmとし、風穴39の外周側の幅を永久磁石36の幅と同じ大きさとすることができる。この時、回転子30の全重量を、27%低減することができる。
【0044】
風穴39の個数としては、永久磁石36の個数と同数が好ましいが、永久磁石36の個数より少なくてもよい。その時は、回転バランスを考慮して、永久磁石36の個数の整数分の1の穴数とすることが好ましい。
【0045】
風穴39の開口面積の合計は、回転子30の断面積の20%以上とすることが効果的である。
【0046】
本実施の形態によれば、漏洩磁束を低減できるため、内部永久磁石回転電機における発生トルクの低減を防止でき、その結果、回転電機を小型軽量化できるので、回転電機を高速回転可能となる。
【0047】
また、永久磁石の内周側のヨーク部の中に、風穴を設けることにより、回転子を軽量化できるので、回転電機全体を軽量化でき、高速回転に適したものとなる。
【0048】
また、風穴を設けることにより、回転子の内周に冷却風をいれる構成とすることによって磁石温度を低くし、磁束量を増加させ、トルクを増加させることができる。
【0049】
また、風孔を設けたことによる磁石回転子の軽量化できるため、ベアリングの負担を軽減できる。
【0050】
次に、本発明の第3の実施の形態による永久磁石回転電機について、図5,図6を用いて説明する。
図5は、本発明の第3の実施の形態による永久磁石回転電機の回転子の断面図であり、図6は、図5に示す実施の形態における磁束密度の分布を説明する図である。
本実施の形態による回転電機の全体構造は、図1に示したとおりであり、また、固定子の構造は、図2に示したとおりである。
【0051】
図5において、回転電機の回転子30は、高透磁率磁性材料である,例えば、複数枚の珪素鋼板が積層されている回転子鉄心32と、回転子鉄心32に設けられた8個の永久磁石挿入孔34に挿入された8個の永久磁石36と、シャフト38から構成されている。8個の永久磁石36は、極性が互いに反対方向になるように、回転子鉄心32の周方向に等間隔で配置されている。
【0052】
さらに、永久磁石36の内周側には、永久磁石36と同数の風穴39が形成されている。
【0053】
回転子鉄心32は、永久磁石挿入孔34とシャフト38を通す孔と風穴39が打ち抜かれる構造となっている。永久磁石挿入孔34とシャフト38を通す孔と風穴39が打ち抜かれ珪素鋼板を積層し、貫通する永久磁石挿入孔34とシャフト38を通す孔の中に永久磁石36及びシャフト38が挿入されて回転子30を構成する。その時、各層の回転鉄心32に形成された風穴39は、連通するようになっている。従って、永久磁石32とシャフト38の間には、空気が流通可能な風穴が形成されている。
【0054】
さらに、回転子鉄心32に設けられた永久磁石挿入孔34の長さを、永久磁石36の長さより大きくして、ブリッジ部の孔52,54を構成する。ブリッジ部の孔52,54は、接着剤等で埋める。また、永久磁石36の半径方向外周の隙間も、接着剤等で埋めることによってより強固な構成とすることができる。
【0055】
以上の構成により、永久磁石の使用量を減らすことができる。希土類磁石は高価であることから、磁石量の低減は効果的である。なお、磁石量を少なくしても、永久磁石36の周方向の両端には、孔52,54が存在するため、補助磁極側へ漏洩する磁束が減少するため、トルクが低減するおそれはない。
【0056】
また、磁極片と補助磁極との間の内周側にブリッジ部の孔52,54を有する構成では、空隙面の磁束密度の周方向の傾斜が緩やかになり、脈動トルク,コギングトルクの発生を低減することができる。即ち、図6の実線で示すように、永久磁石36によって発生する磁束密度は、永久磁石36に対向する部分では、均一であり、永久磁石36の両端部では、孔52,54の存在により、空隙面の磁束密度の周方向の傾斜が緩やかになる。なお、図6中で、破線は、永久磁石挿入孔34の長さと、永久磁石36の長さを等しくした場合の磁束密度を示しており、この場合では、磁束密度の両端部の変化が急激となる。
【0057】
本実施の形態によれば、漏洩磁束を低減できるため、内部永久磁石回転電機における発生トルクの低減を防止でき、その結果、回転電機を小型軽量化できるので、回転電機を高速回転可能となる。
【0058】
また、永久磁石の内周側のヨーク部の中に、風穴を設けることにより、回転子を軽量化できるので、回転電機全体を軽量化でき、高速回転に適したものとなる。
【0059】
また、風穴を設けることにより、回転子の内周に冷却風をいれる構成とすることによって磁石温度を低くし、磁束量を増加させ、トルクを増加させることができる。
【0060】
また、風孔を設けたことによる磁石回転子の軽量化できるため、ベアリングの負担を軽減できる。
【0061】
さらに、永久磁石量を低減することができる。
【0062】
また、磁束密度の周方向の傾斜が緩やかになり、脈動トルク,コギングトルクの発生を低減することができる。
【0063】
次に、本発明の第4の実施の形態による永久磁石回転電機について、図7を用いて説明する。
図7は、本発明の第4の実施の形態による永久磁石回転電機の回転子の断面図である。
【0064】
本実施の形態による回転電機の全体構造は、図1に示したとおりであり、また、固定子の構造は、図2に示したとおりである。
【0065】
図6において、回転電機の回転子30は、高透磁率磁性材料である,例えば、複数枚の珪素鋼板が積層されている回転子鉄心32と、回転子鉄心32に設けられた8個の永久磁石挿入孔34’に挿入された8個の永久磁石36と、シャフト38から構成されている。8個の永久磁石36は、極性が互いに反対方向になるように、回転子鉄心32の周方向に等間隔で配置されている。
【0066】
さらに、永久磁石36の内周側には、永久磁石36と同数の風穴39が形成されている。
【0067】
回転子鉄心32は、永久磁石挿入孔34’とシャフト38を通す孔と風穴39が打ち抜かれる構造となっている。永久磁石挿入孔34’とシャフト38を通す孔と風穴39が打ち抜かれ珪素鋼板を積層し、貫通する永久磁石挿入孔34’とシャフト38を通す孔の中に永久磁石36及びシャフト38が挿入されて回転子30を構成する。その時、各層の回転鉄心32に形成された風穴39は、連通するようになっている。従って、永久磁石32とシャフト38の間には、空気が流通可能な風穴が形成されている。
【0068】
ここで、永久磁石挿入孔34の両端には、スリット62,64を形成するようにしている。このスリット62,64は、図5に示した孔52,54の内周側の回転子鉄心32を外周側にあげる構成としてある。この構成では、永久磁石36の周方向への位置決めが可能となる。また、ワニス等の接着剤をブリッジ部の空隙部内に充填するにも、使用量を少なくすることができる。
【0069】
また、永久磁石36を永久磁石の挿入孔34’に挿入すると、永久磁石36の吸引力により、近接する磁性材側に吸引されるため、磁気的に安定な内径側に収納できる。これは、永久磁石の外周側にワニス等の接着剤の挿入を容易にする。ワニスは、磁極片32B1と永久磁石36の機械的な接触を緩和し、高速回転に適した永久磁石回転電機を提供することができる。
【0070】
本実施の形態によれば、漏洩磁束を低減できるため、内部永久磁石回転電機における発生トルクの低減を防止でき、その結果、回転電機を小型軽量化できるので、回転電機を高速回転可能となる。
【0071】
また、永久磁石の内周側のヨーク部の中に、風穴を設けることにより、回転子を軽量化できるので、回転電機全体を軽量化でき、高速回転に適したものとなる。
【0072】
また、風穴を設けることにより、回転子の内周に冷却風をいれる構成とすることによって磁石温度を低くし、磁束量を増加させ、トルクを増加させることができる。
【0073】
また、風孔を設けたことによる磁石回転子の軽量化できるため、ベアリングの負担を軽減できる。
【0074】
さらに、永久磁石の位置決めが容易となる。
【0075】
次に、本発明の第5の実施の形態による永久磁石回転電機を用いた電気自動車について、図8を用いて説明する。
図8は、本発明の第5の実施の形態による永久磁石回転電機を搭載した電気自動車のブロック構成図である。
【0076】
電気自動車の車体100は、4つの車輪110,112,114,116によって支持されている。この電気自動車は、前輪駆動であるため、前方の車軸154には、永久磁石回転電機120が直結して取り付けられている。永久磁石回転電機120は、制御装置130によって駆動トルクが制御される。制御装置130の動力源としては、バッテリ140が備えられ、このバッテリ140から電力が制御装置130を介して、永久磁石回転電機120に供給され、永久磁石回転電機120が駆動されて、車輪110,114が回転する。ハンドル150の回転は、ステアリングギア152及びタイロッド,ナックルアーム等からなる伝達機構を介して、2つの車輪110,114に伝達され、車輪の角度が変えられる。
【0077】
なお、以上の実施例では、永久磁石回転電機を電気自動車の車輪の駆動に用いるものとして説明したが、電気機関車等の車輪の駆動にも使用できるものである。
【0078】
本実施の形態によれば、永久磁石回転電機を電動車両、特に電気自動車に適用すれば、小型軽量高効率の永久磁石回転電機駆動装置を搭載でき、一充電走行距離の長い電気自動車を提供することができる。
【0079】
【発明の効果】
本発明によれば、高速回転の可能な永久磁石回転電機を駆動機構の一部として用いることにより、電動車両の一充電走行距離の長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による永久磁石回転電機の正面側から見た部分断面図である。
【図2】図1のA−A断面を示し、本発明の一実施の形態による永久磁石回転電機の断面図である。
【図3】図2の要部拡大図である。
【図4】本発明の他の実施の形態による永久磁石回転電機の回転子の断面図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態による永久磁石回転電機の回転子の断面図である。
【図6】図5に示す実施の形態における磁束密度の分布を説明する図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態による永久磁石回転電機の回転子の断面図である。
【図8】本発明の第5の実施の形態による永久磁石回転電機を搭載した電気自動車のブロック構成図である。
【符号の説明】
10…永久磁石回転電機
20…固定子
22…固定子鉄心
24…固定子巻線
26…ハウジング
30…回転子
32…回転子鉄心
32A…ヨーク
32B…外周部
32B2…補助磁極片部
32B1…磁極片部
32B3…ブリッジ部
34…永久磁石挿入穴
36…永久磁石
38…シャフト
39…風孔
46,48…エンドブラケット
42,44…ベアリング
52,54…ブリッジ部の孔
62,64…スリット部
100…車体
110,112,114,116…車輪
130…制御装置
140…バッテリ
150…ハンドル
152…ステアリングギア
154…車軸[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric vehicle having a permanent magnet rotating electric machine as a part of a drive mechanism.And permanent magnet rotating electric machine used thereforIn particular, an electric vehicle having a permanent magnet rotating electric machine suitable for an internal magnet type rotating electric machine as a part of a driving mechanismAnd permanent magnet rotating electric machine used thereforAbout.
[0002]
[Prior art]
The drive motor used in an electric vehicle, particularly an electric vehicle, is limited in the amount of a battery loaded as the electric vehicle, and it is necessary to secure a sufficient one-charge traveling distance with the battery capacity. It is desired to be small, lightweight and highly efficient.
[0003]
In order to reduce the size and weight of the motor, it is required that the motor be suitable for high-speed rotation. As a high-efficiency motor, a permanent magnet motor can be recommended rather than a DC motor or an induction motor. In particular, a so-called internal magnet motor having a higher permeability than a permanent magnet, for example, having a permanent magnet holding portion in a silicon steel plate, is suitable as compared with a surface magnet motor in which a permanent magnet is arranged on the outer periphery of a rotor. I have. This is because the internal magnet permanent magnet motor can be operated at high speed by the field weakening control and can be made highly efficient by the field weakening control. Further, in order to reduce the size and weight of the electric motor, it is essential to use a high-performance permanent magnet. However, since high-performance permanent magnets are expensive, it is necessary to limit the amount of use. On the other hand, it is necessary to increase the number of poles in order to limit the usage of the permanent magnet. As a conventional example of this type of electric motor, for example, a motor in which an 8-pole permanent magnet is built in a rotor is known as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-76146.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-76146, the weight of the pole pieces located on the outer periphery of the permanent magnet subjected to centrifugal force is large, so that the radial thickness of the bridge portions located at both ends of the pole pieces is large. Must be increased, and no consideration has been given to high-speed rotation. Therefore, in the electric vehicle using such a rotating electric machine, there is a problem that the traveling distance per charge is short.
[0005]
An object of the present invention is to provide an electric vehicle having a long charge traveling distance by using a permanent magnet rotating electric machine capable of high-speed rotation as a part of a drive mechanism.
Another object of the present invention is to enable high-speed rotation.WhatProviding permanent magnet rotating electric machinesThisAnd there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a permanent magnet rotating electric machine for driving wheels, a control device for controlling a driving torque generated by the permanent magnet rotating electric machine, and a control device for controlling the driving torque. An electric vehicle having a battery that supplies power to the permanent magnet rotating electric machine through the stator, wherein the permanent magnet rotating electric machine has a stator having a stator core around which a multi-phase stator winding is wound; A rotor rotatably held on the inner periphery of the stator, wherein the rotor has a rotor core, and a shaft provided in a rotation axis direction of the rotor core;So that the polarities are in opposite directions along the circumference of the rotor core,A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, wherein the same number of permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided inside the rotor core; The magnet has a ratio (R1 / R0) of 0.85 or moreBefore the permanent magnet is positioned at a position where the value becomes large,In the permanent magnet insertion holeInsertedWhere R0 is the radius of the rotor, and R1 is the distance from the center of the rotor to a position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet. In the outer periphery of the iron coreThereA pole piece (32B1) is formed in a portion located on the outer peripheral side of the permanent magnet insertion hole,The pole piece forms a magnetic circuit for magnetic flux between the permanent magnet and the stator;In the portion of the rotor core sandwiched between the pole piece portions,Auxiliary pole piece (32B2) Is formed, and the auxiliary magnetic pole piece portion is controlled such that a combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by a current flowing through the stator winding is oriented in a rotational direction from a center position of the auxiliary magnetic pole piece portion. WhenTo generate a torque different from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the statorIt is configured to be the area of,A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A bridge section for reducing leakage of magnetic flux due to the permanent magnet between the auxiliary magnetic pole ( 32B3 ) Is formed,Electric power is supplied from the battery to the permanent magnet rotating electric machine via the control device, and the wheels are driven by driving torque generated by the permanent magnet rotating electric machine.With such a configuration, leakage magnetic flux is reduced. As a result, the rotating electric machine can be reduced in size and weight and can rotate at a high speed, so that the traveling distance per charge can be increased.
[0007]
(2) In the electric vehicle, preferably,The shape of the permanent magnet is a rectangular parallelepiped,The thickness of the permanent magnet is R3, and the boundary between the magnetic pole piece (32B1) and the auxiliary magnetic pole piece (32B2) disposed in the circumferential direction close to the magnetic pole piece (32B1).The bridge partWhen the thickness of the bridge portion (32B3) of the rotor core, which is the portion where the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is closest to the outer periphery of the rotor core, is R2, R3 is R2. Is not more than twice as large as the above, and this configuration can cope with high speed.
[0008]
(3) In order to achieve the above object, the present invention provides a permanent magnet rotating electric machine for driving wheels, a control device for controlling a driving torque generated by the permanent magnet rotating electric machine, and a control device for controlling the driving torque. An electric vehicle having a battery that supplies power to the permanent magnet rotating electric machine through the stator, wherein the permanent magnet rotating electric machine has a stator having a stator core around which a multi-phase stator winding is wound; A rotor rotatably held on the inner periphery of the stator, wherein the rotor has a rotor core, and a shaft provided in a rotation axis direction of the rotor core;So that the polarities are in opposite directions along the circumference of the rotor core,A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, and inside the rotor core, as many permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided;The permanent magnet is inserted into the permanent magnet insertion hole, and is provided at a position where the ratio (R1 / R0) is a value larger than 0.85.Where R0 is the radius of the rotor,R1 is the rotorIs the distance from the center of the rotor to the position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet, and at the outer peripheral portion of the rotor core.ThereA pole piece (32B1) is formed in a portion located on the outer peripheral side of the permanent magnet insertion hole,The pole piece forms a magnetic circuit for passing magnetic flux between the permanent magnet and the stator,In the portion of the rotor core sandwiched between the pole piece portions,Auxiliary pole piece (32B2) Is formed, and the auxiliary magnetic pole piece portion is controlled such that a combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by a current flowing through the stator winding is oriented in a rotational direction from a center position of the auxiliary magnetic pole piece portion. WhenTo generate a torque different from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the statorIt is configured to be the area of,A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A bridge section for reducing leakage of magnetic flux due to the permanent magnet between the auxiliary magnetic pole ( 32B3 ) Is formed,The rotor core has a plurality of air holes between the shaft and the permanent magnet insertion hole, and power is supplied from the battery to the permanent magnet rotating electric machine via the control device, and the permanent magnet rotation The wheels are driven by the driving torque generated by the electric machine. With this configuration, the rotating electric machine can be reduced in weight and the amount of magnetic flux can be increased. It will be.
[0009]
(4) In order to achieve the above object, the present invention provides a permanent magnet rotating electric machine for driving wheels, a control device for controlling a driving torque generated by the permanent magnet rotating electric machine, and a control device for controlling the driving torque. An electric vehicle having a battery that supplies power to the permanent magnet rotating electric machine through the stator, wherein the permanent magnet rotating electric machine has a stator having a stator core around which a multi-phase stator winding is wound; A rotor rotatably held on the inner periphery of the stator, wherein the rotor has a rotor core, and a shaft provided in a rotation axis direction of the rotor core;So that the polarities are in opposite directions along the circumference of the rotor core,A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, and inside the rotor core, as many permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided;The permanent magnet is inserted into the permanent magnet insertion hole, and is held at a position where the ratio (R1 / R0) is a value larger than 0.85;Here, R0 is the radius of the rotor, and R1 is the distance from the center of the rotor to a position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet, and R1 is the radius of the rotor core. The outer peripheryAndA pole piece (32B1) is formed in a portion located on the outer peripheral side of the permanent magnet insertion hole,The pole piece creates a magnetic circuit for passing magnetic flux based on the permanent magnet, In the portion of the rotor core sandwiched between the pole piece portions,Auxiliary pole piece (32B2) Is formed, and the auxiliary magnetic pole piece portion is controlled such that a combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by a current flowing through the stator winding is oriented in a rotational direction from a center position of the auxiliary magnetic pole piece portion. WhenTo generate a torque different from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the statorIt is configured to be the area of,The shape of the permanent magnet is a rectangular parallelepiped, and is a boundary portion between the magnetic pole piece and the auxiliary magnetic pole piece of the rotor core, and the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core. A bridge portion for reducing leakage of magnetic flux based on the permanent magnet between the pole piece and the auxiliary pole. 32B3 ) Is formed,The length in the outer peripheral direction of the permanent magnet insertion hole is longer than the length of the permanent magnet, and when the permanent magnet is inserted into the corresponding permanent magnet insertion hole,Holes in the bridge section at both ends of each permanent magnet (52,54) Is eachThe power is supplied from the battery to the permanent magnet rotating electric machine via the control device, and the wheels are driven by a driving torque generated by the permanent magnet rotating electric machine. In addition, since the generation of pulsating torque and cogging torque can be reduced, the traveling distance per charge can be increased.
[0010]
(5) AboveElectric vehiclePreferably, the gap is filled with a resin, and with such a configuration, contact of the permanent magnet with the rotor core can be eased.
[0011]
(6) In the electric vehicle, preferably,The rotor core is formed at both ends in the circumferential direction of the respective permanent magnet insertion holes, and has a shape narrower than the width of the permanent magnet, and a slit for positioning the permanent magnet in the circumferential direction. (62,64) EachWith such a configuration, the positioning of the permanent magnet can be facilitated.
[0012]
(7) In order to achieve the above object, the present invention provides a stator having a stator iron core on which a multi-phase stator winding is wound, and a rotor rotatably held on the inner periphery of the stator. A rotor, a rotor core, a shaft provided in the direction of the rotation axis of the rotor core,So that the polarities are in opposite directions along the circumference of the rotor core,A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, and inside the rotor core, as many permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided;The permanent magnet is inserted into the permanent magnet insertion hole, and is held at a position where the ratio (R1 / R0) is a value larger than 0.85;Here, R0 is the radius of the rotor, and R1 is the distance from the center of the rotor to a position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet, and R1 is the radius of the rotor core. The outer peripheryAndA pole piece (32B1) is formed in a portion located on the outer peripheral side of the permanent magnet insertion hole,The pole piece creates a magnetic circuit for passing magnetic flux based on the permanent magnet,In the portion of the rotor core sandwiched between the pole piece portions,Auxiliary pole piece (32B2) Is formed, and the auxiliary magnetic pole piece portion is controlled such that a combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by a current flowing through the stator winding is oriented in a rotational direction from a center position of the auxiliary magnetic pole piece portion. WhenTo generate a torque different from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the statorIt is configured to be the area of,A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A bridge section for reducing leakage of magnetic flux due to the permanent magnet between the auxiliary magnetic pole ( 32B3 ) FormedThis configuration enables high-speed rotation.
(8) In the above (7), preferably,The shape of the permanent magnet is a rectangular parallelepiped,The thickness of the permanent magnet is R3, and the boundary between the magnetic pole piece (32B1) and the auxiliary magnetic pole piece (32B2) disposed in the circumferential direction close to the magnetic pole piece (32B1).The bridge partWhen the thickness of the bridge portion (32B3) of the rotor core, which is the portion where the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is closest to the outer periphery of the rotor core, is R2, R3 is R2. Is twice or less.
(9) In order to achieve the above object, the present invention provides a stator having a stator core on which a multi-phase stator winding is wound, and a rotatably held inner circumference of the stator. A rotor provided with a rotor core, a shaft provided in the direction of the rotation axis of the rotor core,So that the polarities are in opposite directions along the circumference of the rotor core,A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, and inside the rotor core, as many permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided;The permanent magnet is inserted into the permanent magnet insertion hole, and is held at a position where the ratio (R1 / R0) is a value larger than 0.85;Here, R0 is the radius of the rotor, and R1 is the distance from the center of the rotor to a position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet, and R1 is the radius of the rotor core. A pole piece portion (32B1) is formed in a portion located on the outer peripheral side of the permanent magnet insertion hole in the outer peripheral portion,The pole piece creates a magnetic circuit for passing magnetic flux based on the permanent magnet,In the portion of the rotor core sandwiched between the pole piece portions,Auxiliary pole piece (32B2) Is formed, and the auxiliary magnetic pole piece portion is controlled such that a combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by a current flowing through the stator winding is oriented in a rotational direction from a center position of the auxiliary magnetic pole piece portion. WhenTo generate a torque different from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the statorIt is configured to be the area of,A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A bridge section for reducing leakage of magnetic flux due to the permanent magnet between the auxiliary magnetic pole ( 32B3 ) Is formed,
The rotor core has a plurality of air holes between the shaft and the permanent magnet insertion holes.
(10) Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a stator having a stator core on which a multi-phase stator winding is wound, and a rotatably held at an inner periphery of the stator. A rotor provided with a rotor core, a shaft provided in the direction of the rotation axis of the rotor core,So that the polarities are in opposite directions along the circumference of the rotor core,A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, and inside the rotor core, as many permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided;The permanent magnet is inserted into the permanent magnet insertion hole, and is held at a position where the ratio (R1 / R0) is a value larger than 0.85;Here, R0 is the radius of the rotor, and R1 is the distance from the center of the rotor to a position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet, and R1 is the radius of the rotor core. A pole piece portion (32B1) is formed in a portion located on the outer peripheral side of the permanent magnet insertion hole in the outer peripheral portion,The pole piece creates a magnetic circuit for passing magnetic flux based on the permanent magnet,In the portion of the rotor core sandwiched between the pole piece portions,Auxiliary pole piece (32B2) Is formed, and the auxiliary magnetic pole piece portion is controlled such that a combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by a current flowing through the stator winding is oriented in a rotational direction from a center position of the auxiliary magnetic pole piece portion. WhenTo generate a torque different from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the statorIt is configured to be the area of,A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A bridge section for reducing leakage of magnetic flux due to the permanent magnet between the auxiliary magnetic pole ( 32B3 ) Is formed,The length in the outer peripheral direction of the permanent magnet insertion hole is longer than the length of the permanent magnet, and when the permanent magnet is inserted into the corresponding permanent magnet insertion hole,Holes in the bridge section at both ends of each permanent magnet (52,54) So that each is formedIt was done.
(11) In the above (10), preferably, the hole of the bridge portion is filled with a resin.
(12) In (7) above, preferably, the rotor core isSlits formed at both ends in the circumferential direction of the respective permanent magnet insertion holes and having a shape smaller than the width of the permanent magnet and for positioning the permanent magnets in the circumferential direction. (62,64) Each haveThings.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a permanent magnet rotating electric machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a permanent magnet rotating electric machine according to an embodiment of the present invention as viewed from the front side, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the permanent magnet rotating electric machine, and FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2.
[0014]
In FIG. 1, a
[0015]
Further, a magnetic pole position detector PS for detecting the position of the
[0016]
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, but the illustration of the housing is omitted. 2, the rotating
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
Next, the detailed structure of the rotor will be described with reference to FIG.
[0021]
When the
[0022]
With the above-described configuration, the control device (not shown) controls the combined vector of the armature magnetomotive force generated by the current flowing through the stator winding 24 so that the resultant vector is oriented in the rotational direction from the center position of the auxiliary magnetic pole portion 32B2. The
[0023]
Since the shape of the permanent magnet is a rectangular parallelepiped, the dimensional accuracy can be secured as compared with the arc-shaped magnet, and the bridge portion 32B3 and the like can be formed with high accuracy. Can be subjected to rotation.
[0024]
The present embodiment is characterized by the position of the
[0025]
A permanent
[0026]
As described above, by setting the arrangement position of the
[0027]
However, as described above, by making the ratio (R1 / R0) of the radius R0 of the
[0028]
In the embodiment shown in FIG. 3, the radius R0 of the
[0029]
Since the centrifugal force generated by the
[0030]
Incidentally, in the example shown in the summary on the first page of Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-76146, the value corresponding to R1 / R0 is (2.1 / 2.9) = 0.72. Since the centrifugal force to be applied is about 1.5 times that in the case shown in FIG. 3 of the present application, the thickness of the bridge portion must be increased, and as a result, the leakage magnetic flux also increases, and the generated torque decreases. However, it is not suitable for speeding up.
[0031]
Further, the thinner the permanent magnet, the faster the speed can be accommodated. In particular, as shown in the figure, by setting the thickness R3 of the
[0032]
According to the present embodiment, since the leakage magnetic flux can be reduced, the torque generated in the internal permanent magnet rotating electric machine can be prevented from being reduced. As a result, the rotating electric machine can be reduced in size and weight, and the rotating electric machine can be rotated at high speed.
[0033]
Next, a permanent magnet rotating electric machine according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a sectional view of a rotor of a permanent magnet rotating electric machine according to another embodiment of the present invention.
The overall structure of the rotating electric machine according to the present embodiment is as shown in FIG. 1, and the structure of the stator is as shown in FIG.
[0034]
In FIG. 4, a
[0035]
Further, the same number of
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
By providing the same number of
[0039]
Further, particularly when a rare earth magnet is used as the
[0040]
In the high-speed add-in type permanent magnet rotating electric machine, since the
[0041]
In addition, the weight reduction of the
[0042]
With the above configuration, it is possible to provide a small, lightweight, high-efficiency permanent magnet rotating electric machine suitable for high-speed rotation.
[0043]
In the example shown in FIG. 4, the radius R0 of the
[0044]
The number of the air holes 39 is preferably the same as the number of the
[0045]
It is effective that the total opening area of the air holes 39 is 20% or more of the cross-sectional area of the
[0046]
According to the present embodiment, since the leakage magnetic flux can be reduced, the torque generated in the internal permanent magnet rotating electric machine can be prevented from being reduced. As a result, the rotating electric machine can be reduced in size and weight, and the rotating electric machine can be rotated at high speed.
[0047]
Further, by providing the air hole in the yoke portion on the inner peripheral side of the permanent magnet, the weight of the rotor can be reduced, so that the entire rotating electric machine can be reduced in weight and suitable for high-speed rotation.
[0048]
Further, by providing the air holes, a configuration is possible in which cooling air is introduced into the inner periphery of the rotor, thereby lowering the magnet temperature, increasing the amount of magnetic flux, and increasing the torque.
[0049]
In addition, since the weight of the magnet rotor can be reduced by providing the air holes, the load on the bearing can be reduced.
[0050]
Next, a permanent magnet rotating electric machine according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a rotor of a permanent magnet rotary electric machine according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating a magnetic flux density distribution in the embodiment shown in FIG.
The overall structure of the rotating electric machine according to the present embodiment is as shown in FIG. 1, and the structure of the stator is as shown in FIG.
[0051]
In FIG. 5, a
[0052]
Further, the same number of
[0053]
The
[0054]
Further, the length of the permanent
[0055]
With the above configuration, the amount of the permanent magnet used can be reduced. Since rare earth magnets are expensive, reducing the amount of magnets is effective. Even if the magnet amount is reduced, since the
[0056]
Further, in the configuration having the
[0057]
According to the present embodiment, since the leakage magnetic flux can be reduced, the torque generated in the internal permanent magnet rotating electric machine can be prevented from being reduced. As a result, the rotating electric machine can be reduced in size and weight, and the rotating electric machine can be rotated at high speed.
[0058]
Further, by providing the air hole in the yoke portion on the inner peripheral side of the permanent magnet, the weight of the rotor can be reduced, so that the entire rotating electric machine can be reduced in weight and suitable for high-speed rotation.
[0059]
Further, by providing the air holes, a configuration is possible in which cooling air is introduced into the inner periphery of the rotor, thereby lowering the magnet temperature, increasing the amount of magnetic flux, and increasing the torque.
[0060]
In addition, since the weight of the magnet rotor can be reduced by providing the air holes, the load on the bearing can be reduced.
[0061]
Furthermore, the amount of permanent magnets can be reduced.
[0062]
In addition, the circumferential gradient of the magnetic flux density becomes gentle, and the generation of pulsating torque and cogging torque can be reduced.
[0063]
Next, a permanent magnet rotating electric machine according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a sectional view of a rotor of a permanent magnet rotating electric machine according to a fourth embodiment of the present invention.
[0064]
The overall structure of the rotating electric machine according to the present embodiment is as shown in FIG. 1, and the structure of the stator is as shown in FIG.
[0065]
In FIG. 6, a
[0066]
Further, the same number of
[0067]
The
[0068]
Here, slits 62 and 64 are formed at both ends of the permanent
[0069]
Further, when the
[0070]
According to the present embodiment, since the leakage magnetic flux can be reduced, the torque generated in the internal permanent magnet rotating electric machine can be prevented from being reduced. As a result, the rotating electric machine can be reduced in size and weight, and the rotating electric machine can be rotated at high speed.
[0071]
Further, by providing the air hole in the yoke portion on the inner peripheral side of the permanent magnet, the weight of the rotor can be reduced, so that the entire rotating electric machine can be reduced in weight and suitable for high-speed rotation.
[0072]
Further, by providing the air holes, a configuration is possible in which cooling air is introduced into the inner periphery of the rotor, thereby lowering the magnet temperature, increasing the amount of magnetic flux, and increasing the torque.
[0073]
In addition, since the weight of the magnet rotor can be reduced by providing the air holes, the load on the bearing can be reduced.
[0074]
Further, the positioning of the permanent magnet is facilitated.
[0075]
Next, an electric vehicle using a permanent magnet rotating electric machine according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a block diagram of an electric vehicle equipped with a permanent magnet rotating electric machine according to a fifth embodiment of the present invention.
[0076]
The
[0077]
In the above embodiment, the permanent magnet rotating electric machine is described as being used for driving wheels of an electric vehicle, but can be used for driving wheels of an electric locomotive or the like.
[0078]
According to the present embodiment, when the permanent magnet rotating electric machine is applied to an electric vehicle, particularly an electric vehicle, a small and lightweight high-efficiency permanent magnet rotating electric machine drive device can be mounted, and an electric vehicle having a long charge traveling distance is provided. be able to.
[0079]
【The invention's effect】
According to the present invention, by using a permanent magnet rotating electric machine capable of high-speed rotation as a part of the drive mechanism, it is possible to increase the charging travel distance of the electric vehicle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view of a permanent magnet rotating electric machine according to an embodiment of the present invention as viewed from the front side.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the permanent magnet rotating electric machine according to one embodiment of the present invention, showing a cross section taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view of a rotor of a permanent magnet rotating electric machine according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a rotor of a permanent magnet rotating electric machine according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating the distribution of magnetic flux density in the embodiment shown in FIG.
FIG. 7 is a sectional view of a rotor of a permanent magnet rotating electric machine according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of an electric vehicle equipped with a permanent magnet rotating electric machine according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... permanent magnet rotating electric machine
20 ... stator
22 ... stator core
24 ... stator winding
26 ... Housing
30 ... rotor
32 ... rotor core
32A ... Yoke
32B ... outer circumference
32B2 ... auxiliary pole piece
32B1 ... magnetic pole piece
32B3 ... Bridge part
34: Permanent magnet insertion hole
36 ... permanent magnet
38 ... Shaft
39 ... air hole
46, 48… End bracket
42,44… Bearing
52, 54 ... holes in the bridge
62, 64 ... slit part
100 ... body
110, 112, 114, 116 ... wheels
130 ... Control device
140… battery
150 ... handle
152: Steering gear
154: axle
Claims (12)
この永久磁石回転電機で発生する駆動トルクを制御するための制御装置と、
この制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力を供給するバッテリと
を有する電動車両であって、
前記永久磁石回転電機は、
多相の固定子巻線が巻回された固定子鉄心を有する固定子と、
この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、
前記回転子は、
回転子鉄心と、
この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、
極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、
前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、
前記永久磁石は、比(R1/R0)が0.85より大きな値となるような位置に前記永久磁石が位置するように前記永久磁石挿入孔に挿入されており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は、前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、
前記回転子鉄心の外周部であって前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片部は前記永久磁石と前記固定子との間の磁束のための磁気回路を形成し、
前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、
前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、
前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されており、
前記バッテリから前記制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力が供給され、
前記永久磁石回転電機で発生した駆動トルクによって前記車輪が駆動されることを特徴とする電動車両。A permanent magnet rotating electric machine for driving wheels,
A control device for controlling a drive torque generated by the permanent magnet rotating electric machine;
An electric vehicle having a battery that supplies power to the permanent magnet rotating electric machine via the control device,
The permanent magnet rotating electric machine,
A stator having a stator core wound with a multi-phase stator winding;
A rotor rotatably held on the inner periphery of the stator,
The rotor,
A rotor core,
A shaft provided in the rotation axis direction of the rotor core,
A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, so that the polarity is opposite to each other along the circumference of the rotor core ,
Inside the rotor core, the same number of permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided,
The permanent magnet, the ratio (R1 / R0) is inserted before Symbol permanent magnet insertion holes such that the permanent magnet to a large value to become such a position than 0.85 located, where, R0 is the A radius of the rotor, R1 is a distance from the center of the rotor to a position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet;
Wherein the portion located on the outer peripheral side of the outer peripheral portion and a with the permanent magnet insertion holes of the rotor core is formed pole piece (32B1) is, the pole piece portion of said stator and said permanent magnet Form a magnetic circuit for magnetic flux between,
An auxiliary pole piece (32B2) is formed in a portion of the rotor core sandwiched between the pole pieces ,
The auxiliary pole piece is fixed when the combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by the current flowing through the stator winding is controlled so as to face in the rotational direction from the center position of the auxiliary pole piece. It is configured to be a region for generating a different torque from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the child,
A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A bridge portion ( 32B3 ) is formed to reduce magnetic flux leakage based on the permanent magnet between the auxiliary magnetic pole and the auxiliary magnetic pole .
Power is supplied from the battery to the permanent magnet rotating electric machine via the control device,
An electric vehicle wherein the wheels are driven by a driving torque generated by the permanent magnet rotating electric machine.
前記永久磁石の形状は直方体であり、
前記永久磁石の厚みをR3とし、
前記磁極片部(32B1)と、前記磁極片部(32B1)に周方向に近接して配置された前記補助磁極片部(32B2)との間の境界部に前記ブリッジ部が形成されると共に、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に最も近接している部分である回転子鉄心の前記ブリッジ部(32B3)の厚さをR2としたとき、R3はR2の2倍以下であることを特徴とする電動車両。The electric vehicle according to claim 1,
The shape of the permanent magnet is a rectangular parallelepiped,
The thickness of the permanent magnet is R3,
The bridge portion is formed at a boundary between the magnetic pole piece (32B1) and the auxiliary magnetic pole piece (32B2) arranged in the circumferential direction close to the magnetic pole piece (32B1), When the thickness of the bridge portion (32B3) of the rotor core, which is the portion where the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is closest to the outer periphery of the rotor core, is R2, R3 is not more than twice R2. An electric vehicle, comprising:
この永久磁石回転電機で発生する駆動トルクを制御するための制御装置と、
この制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力を供給するバッテリと
を有する電動車両であって、
前記永久磁石回転電機は、
多相の固定子巻線が巻回された固定子鉄心を有する固定子と、
この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、
前記回転子は、
回転子鉄心と、
この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、
極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、
前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、
前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔に挿入され、さらに比(R1/R0)が0.85より大きな値となる位置に設けられており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、
前記回転子鉄心の外周部であって前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片部は前記永久磁石と前記固定子との間の磁束を通すための磁気回路を形成し、
前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、
前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、
前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されており、
前記回転子鉄心は、前記シャフトと前記永久磁石挿入孔との間に複数の風穴を備えており、
前記バッテリから前記制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力が供給され、
前記永久磁石回転電機で発生した駆動トルクによって前記車輪が駆動されることを特徴とする電動車両。A permanent magnet rotating electric machine for driving wheels,
A control device for controlling a drive torque generated by the permanent magnet rotating electric machine;
An electric vehicle having a battery that supplies power to the permanent magnet rotating electric machine via the control device,
The permanent magnet rotating electric machine,
A stator having a stator core wound with a multi-phase stator winding;
A rotor rotatably held on the inner periphery of the stator,
The rotor,
A rotor core,
A shaft provided in the rotation axis direction of the rotor core,
A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, so that the polarity is opposite to each other along the circumference of the rotor core ,
Inside the rotor core, the same number of permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided,
Wherein the permanent magnet is inserted into the permanent magnet insertion hole is provided in addition the ratio (R1 / R0) is greater than 0.85 position, where, R0 is the radius of the rotor, R1 Is the distance from the center of the rotor to the position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet,
Wherein the portion located on the outer peripheral side of the outer peripheral portion and a with the permanent magnet insertion holes of the rotor core is formed pole piece (32B1) is, the pole piece portion of said stator and said permanent magnet Form a magnetic circuit to pass magnetic flux between,
An auxiliary pole piece (32B2) is formed in a portion of the rotor core sandwiched between the pole pieces ,
The auxiliary pole piece is fixed when the combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by the current flowing through the stator winding is controlled so as to face in the rotational direction from the center position of the auxiliary pole piece. It is configured to be a region for generating a different torque from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the child,
A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A bridge portion ( 32B3 ) is formed to reduce magnetic flux leakage based on the permanent magnet between the auxiliary magnetic pole and the auxiliary magnetic pole .
The rotor core has a plurality of air holes between the shaft and the permanent magnet insertion hole,
Power is supplied from the battery to the permanent magnet rotating electric machine via the control device,
An electric vehicle wherein the wheels are driven by a driving torque generated by the permanent magnet rotating electric machine.
この永久磁石回転電機で発生する駆動トルクを制御するための制御装置と、
この制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力を供給するバッテリと
を有する電動車両であって、
前記永久磁石回転電機は、
多相の固定子巻線が巻回された固定子鉄心を有する固定子と、
この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、
前記回転子は、
回転子鉄心と、
この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、
極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、
前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、
前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔に挿入されていて、さらに比(R1/R0)が0.85より大きな値となる位置に保持されており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、
前記回転子鉄心の外周部であって前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片は前記永久磁石に基づく磁束を通すための磁気回路を作り、
前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、
前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、
前記永久磁石の形状は直方体であり、
前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されており、
前記永久磁石挿入孔の外周方向の長さは前記永久磁石の長さよりも長く、前記永久磁石が対応する前記永久磁石挿入孔に挿入されたとき、前記各永久磁石の両端部にはブリッジ部の孔 (52,54) がそれぞれ形成され、
前記バッテリから前記制御装置を介して前記永久磁石回転電機に電力が供給され、
前記永久磁石回転電機で発生した駆動トルクによって前記車輪が駆動されることを特徴とする電動車両。A permanent magnet rotating electric machine for driving wheels,
A control device for controlling a drive torque generated by the permanent magnet rotating electric machine;
An electric vehicle having a battery that supplies power to the permanent magnet rotating electric machine via the control device,
The permanent magnet rotating electric machine,
A stator having a stator core wound with a multi-phase stator winding;
A rotor rotatably held on the inner periphery of the stator,
The rotor,
A rotor core,
A shaft provided in the rotation axis direction of the rotor core,
A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, so that the polarity is opposite to each other along the circumference of the rotor core ,
Inside the rotor core, the same number of permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided,
The permanent magnet is inserted into the permanent magnet insertion hole, and is held at a position where the ratio (R1 / R0) is greater than 0.85, where R0 is the radius of the rotor. , R1 is a distance from the center of the rotor to a position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet;
A pole piece (32B1) is formed on the outer peripheral portion of the rotor core and located on the outer peripheral side of the permanent magnet insertion hole, and the pole piece is for passing a magnetic flux based on the permanent magnet. Make a magnetic circuit,
An auxiliary pole piece (32B2) is formed in a portion of the rotor core sandwiched between the pole pieces ,
The auxiliary pole piece is fixed when the combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by the current flowing through the stator winding is controlled so as to face in the rotational direction from the center position of the auxiliary pole piece. It is configured to be a region for generating a different torque from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the child,
The shape of the permanent magnet is a rectangular parallelepiped,
A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A bridge portion ( 32B3 ) is formed to reduce magnetic flux leakage based on the permanent magnet between the auxiliary magnetic pole and the auxiliary magnetic pole .
The length of the permanent magnet insertion hole in the outer peripheral direction is longer than the length of the permanent magnet, and when the permanent magnet is inserted into the corresponding permanent magnet insertion hole, both ends of each of the permanent magnets have a bridge portion. Holes (52, 54) are respectively formed,
Power is supplied from the battery to the permanent magnet rotating electric machine via the control device,
An electric vehicle wherein the wheels are driven by a driving torque generated by the permanent magnet rotating electric machine.
前記ブリッジ部の孔は樹脂により充填されていることを特徴とする電動車両。The electric vehicle according to claim 4,
The hole of the bridge portion is filled with resin.
前記回転子鉄心は、前記それぞれの永久磁石挿入孔の周方向の両端部に、前記永久磁石の幅よりも狭い形状であって、前記永久磁石の周方向への位置決めを行なうスリット (62,64) をそれぞれ有していることを特徴とする電動車両。The electric vehicle according to claim 1,
The rotor core has slits (62, 64) at both ends in the circumferential direction of the respective permanent magnet insertion holes, each of which has a shape narrower than the width of the permanent magnet and positions the permanent magnet in the circumferential direction. ) , Respectively .
この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、
前記回転子は、
回転子鉄心と、
この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、
極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、
前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、
前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔に挿入されていて、さらに比(R1/R0)が0.85より大きな値となる位置に保持されており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、
前記回転子鉄心の外周部であって前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片は前記永久磁石に基づく磁束を通すための磁気回路を作り、
前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、
前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、
前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されていることを特徴とする永久磁石回転電機。A stator having a stator core wound with a multi-phase stator winding;
A rotor rotatably held on the inner periphery of the stator,
The rotor,
A rotor core,
A shaft provided in the rotation axis direction of the rotor core,
A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, so that the polarity is opposite to each other along the circumference of the rotor core ,
Inside the rotor core, the same number of permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided,
The permanent magnet is inserted into the permanent magnet insertion hole, and is held at a position where the ratio (R1 / R0) is greater than 0.85, where R0 is the radius of the rotor. , R1 is a distance from the center of the rotor to a position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet;
A pole piece (32B1) is formed on the outer peripheral portion of the rotor core and located on the outer peripheral side of the permanent magnet insertion hole, and the pole piece is for passing a magnetic flux based on the permanent magnet. Make a magnetic circuit,
An auxiliary pole piece (32B2) is formed in a portion of the rotor core sandwiched between the pole pieces ,
The auxiliary pole piece is fixed when the combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by the current flowing through the stator winding is controlled so as to face in the rotational direction from the center position of the auxiliary pole piece. It is configured to be a region for generating a different torque from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the child,
A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A permanent magnet rotating electric machine having a bridge portion ( 32B3 ) for reducing magnetic flux leakage due to a permanent magnet between the auxiliary magnetic pole and the auxiliary magnetic pole .
前記永久磁石の形状は直方体であり、
前記永久磁石の厚みをR3とし、
前記磁極片部(32B1)と、前記磁極片部(32B1)に周方向に近接して配置された前記補助磁極片部(32B2)との間の境界部に前記ブリッジ部が形成されると共に、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に最も近接している部分である回転子鉄心の前記ブリッジ部(32B3)の厚さをR2としたとき、R3はR2の2倍以下であることを特徴とする永久磁石回転電機。The permanent magnet rotating electric machine according to claim 7,
The shape of the permanent magnet is a rectangular parallelepiped,
The thickness of the permanent magnet is R3,
The bridge portion is formed at a boundary between the magnetic pole piece (32B1) and the auxiliary magnetic pole piece (32B2) arranged in the circumferential direction close to the magnetic pole piece (32B1), When the thickness of the bridge portion (32B3) of the rotor core, which is the portion where the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is closest to the outer periphery of the rotor core, is R2, R3 is not more than twice R2. A permanent magnet rotating electric machine characterized by the following.
この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、
前記回転子は、
回転子鉄心と、
この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、
極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、
前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、
前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔に挿入されていて、さらに比(R1/R0)が0.85より大きな値となる位置に保持されており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、
前記回転子鉄心の外周部で前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片は前記永久磁石に基づく磁束を通すための磁気回路を作り、
前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、
前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、
前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されており、
前記回転子鉄心は、前記シャフトと前記永久磁石挿入孔との間に複数の風穴を備えていることを特徴とする永久磁石回転電機。A stator having a stator core wound with a multi-phase stator winding;
A rotor rotatably held on the inner periphery of the stator,
The rotor,
A rotor core,
A shaft provided in the rotation axis direction of the rotor core,
A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, so that the polarity is opposite to each other along the circumference of the rotor core ,
Inside the rotor core, the same number of permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided,
The permanent magnet is inserted into the permanent magnet insertion hole, and is held at a position where the ratio (R1 / R0) is greater than 0.85, where R0 is the radius of the rotor. , R1 is a distance from the center of the rotor to a position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet;
A pole piece (32B1) is formed in a portion of the outer periphery of the rotor core located on the outer periphery of the permanent magnet insertion hole, and the pole piece is a magnetic circuit for passing a magnetic flux based on the permanent magnet. Make
An auxiliary pole piece (32B2) is formed in a portion of the rotor core sandwiched between the pole pieces ,
The auxiliary pole piece is fixed when the combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by the current flowing through the stator winding is controlled so as to face in the rotational direction from the center position of the auxiliary pole piece. It is configured to be a region for generating a different torque from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the child,
A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A bridge portion ( 32B3 ) is formed to reduce magnetic flux leakage based on the permanent magnet between the auxiliary magnetic pole and the auxiliary magnetic pole .
The permanent magnet rotating electric machine, wherein the rotor core has a plurality of air holes between the shaft and the permanent magnet insertion hole.
この固定子の内周に回転可能に保持された回転子とを有し、
前記回転子は、
回転子鉄心と、
この回転子鉄心の回転軸方向に設けられたシャフトと、
極性が前記回転子鉄心の周囲に沿って互いに反対方向となるように、前記回転子の周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石とを備え、
前記回転子鉄心の内部には、前記永久磁石の個数と同数の永久磁石挿入孔が設けられており、
前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔に挿入されていて、さらに比(R1/R0)が0.85より大きな値となる位置に保持されており、ここで、R0は前記回転子の半径であり、R1は前記回転子の中心から前記永久磁石の内周側の前記回転子の中心に最も近接する位置までの距離であり、
前記回転子鉄心の外周部で前記永久磁石挿入孔の外周側に位置する部分には磁極片部(32B1)が形成されており、前記磁極片は前記永久磁石に基づく磁束を通すための磁気回路を作り、
前記回転子鉄心の前記磁極片部間に挟まれた部分には補助磁極片部 (32B2) が形成されており、
前記補助磁極片部は、前記固定子巻線に流す電流の作る前記固定子の起磁力の合成ベクトルが前記補助磁極片部の中心位置より回転方向に向くように制御されたときに、前記固定子の起磁力によって前記永久磁石によるトルクとは別のトルクを発生させるための領域となるように構成されており、
前記回転子鉄心の前記磁極片部と補助磁極片部との境界部分であって、前記永久磁石挿入孔の外周が前記回転子鉄心の外周に近接している部分に、前記磁極片部と前記補助磁極との間での永久磁石に基づく磁束の漏れを低減するためのブリッジ部( 32B3 )が形成されており、
前記永久磁石挿入孔の外周方向の長さは前記永久磁石の長さよりも長く、前記永久磁石が対応する前記永久磁石挿入孔に挿入されたとき、前記各永久磁石の両端部にはブリッジ部の孔 (52,54) がそれぞれ形成されることを特徴とする永久磁石回転電機。A stator having a stator core wound with a multi-phase stator winding;
A rotor rotatably held on the inner periphery of the stator,
The rotor,
A rotor core,
A shaft provided in the rotation axis direction of the rotor core,
A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, so that the polarity is opposite to each other along the circumference of the rotor core ,
Inside the rotor core, the same number of permanent magnet insertion holes as the number of the permanent magnets are provided,
The permanent magnet is inserted into the permanent magnet insertion hole, and is held at a position where the ratio (R1 / R0) is greater than 0.85, where R0 is the radius of the rotor. , R1 is a distance from the center of the rotor to a position closest to the center of the rotor on the inner peripheral side of the permanent magnet;
A pole piece (32B1) is formed in a portion of the outer periphery of the rotor core located on the outer periphery of the permanent magnet insertion hole, and the pole piece is a magnetic circuit for passing a magnetic flux based on the permanent magnet. Make
An auxiliary pole piece (32B2) is formed in a portion of the rotor core sandwiched between the pole pieces ,
The auxiliary pole piece is fixed when the combined vector of the magnetomotive force of the stator generated by the current flowing through the stator winding is controlled so as to face in the rotational direction from the center position of the auxiliary pole piece. It is configured to be a region for generating a different torque from the torque by the permanent magnet by the magnetomotive force of the child,
A boundary portion between the magnetic pole piece portion and the auxiliary magnetic pole piece portion of the rotor core, in which the outer periphery of the permanent magnet insertion hole is close to the outer periphery of the rotor core, the magnetic pole piece portion and the A bridge portion ( 32B3 ) is formed to reduce magnetic flux leakage based on the permanent magnet between the auxiliary magnetic pole and the auxiliary magnetic pole .
The length of the permanent magnet insertion hole in the outer peripheral direction is longer than the length of the permanent magnet, and when the permanent magnet is inserted into the corresponding permanent magnet insertion hole, both ends of each of the permanent magnets have a bridge portion. A permanent magnet rotating electric machine wherein holes (52, 54) are respectively formed .
前記ブリッジ部の孔は樹脂により充填されていることを特徴とする永久磁石回転電機。The permanent magnet rotating electric machine according to claim 10,
A hole in the bridge portion is filled with a resin.
前記回転子鉄心は、前記それぞれの永久磁石挿入孔の周方向の両端部に、前記永久磁石の幅よりも狭い形状であって、前記永久磁石の周方向への位置決めを行なうスリット (62,64) をそれぞれ有していることを特徴とする永久磁石回転電機。The permanent magnet rotating electric machine according to claim 7,
The rotor core has slits (62, 64) at both ends in the circumferential direction of the respective permanent magnet insertion holes, each of which has a shape narrower than the width of the permanent magnet and positions the permanent magnet in the circumferential direction. permanent magnet rotating electric machine, characterized in that) the respectively have.
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