JP7185777B2 - モータの回転子構造及び永久磁石モータ - Google Patents
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Description
回転子鉄心を含み、回転子鉄心は、円周方向において複数の径方向スロットが設けられ、隣接する2つの径方向スロットの間に第1のフラックスバリアスロットが設けられ、
各径方向スロットに保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石が取り付けられ、保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石は回転子鉄心の径方向に配置されており、保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石はすべて回転子鉄心の接線方向に沿って磁化され、保磁力の異なる2種類の永久磁石の間に第2のフラックスバリアスロットが設けられ、
保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石の磁化方向が逆である場合、回転子鉄心は磁極が多い状態にあり、保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石の磁化方向が同一である場合、回転子鉄心は磁極が少ない状態にある。
第4のフラックスバリアスロットは、第1のフラックスバリアスロットの回転子外円に近い端部に設けられ、その幅方向が回転子鉄心の、第4のフラックスバリアスロットの位置に対応する接線方向に平行する。
固定子鉄心とモータの回転子構造とを含み、モータの回転子構造は上記のいずれかの態様に記載のモータの回転子構造である。
保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石を設け、また第2のフラックスバリアスロットによって2種類の保磁力の大きさの異なる永久磁石を隔てることにより、モータの回転子の内部磁場が必要に応じて調整できるようになる。モータは、低速度・大トルクの条件で動作する場合、アーマチュア電流によって回転子鉄心のうち低保磁力の永久磁石の磁化方向を変更して、回転子鉄心を磁極が多い状態とし、この場合、モータの磁極数が多く、大きなトルクが生じる。モータは、高速度・小トルクの条件で作動する場合、アーマチュア電流によって回転子鉄心のうち低保磁力の永久磁石の磁化方向を変更して、回転子鉄心を磁極が少ない状態に調整し、このようにして、モータの磁極数が減少し、生じるトルクが小さくなり、ただし、同じ電気周波数では回転数が増加する。それによって、該モータの回転子構造は、モータの動作条件に応じて内部磁場を調整し、回転子鉄心を磁極が多い状態と磁極が少ない状態に分けることができ、モータの高効率領域を増大し、モータの動作範囲を広げる。第2のフラックスバリアスロットにより、磁化時の保磁力の高い永久磁石の、保磁力の低い永久磁石への影響を低減、さらに解消し、アーマチュア巻線が低保磁力の永久磁石の磁化方向を変更するときの難度を低くし、磁化電流を小さくすることができる。
Claims (14)
- モータの回転子構造であって、
回転子鉄心(100)を含み、前記回転子鉄心(100)は、円周方向において複数の径方向スロット(110)が設けられ、隣接する2つの前記径方向スロット(110)の間に第1のフラックスバリアスロット(120)が設けられ、
各前記径方向スロット(110)に保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石が取り付けられ、前記保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石は前記回転子鉄心(100)の径方向に配置されており、前記保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石はともに前記回転子鉄心(100)の接線方向に沿って磁化され、前記保磁力の異なる2種類の永久磁石の間に第2のフラックスバリアスロット(130)が設けられ、
前記第2のフラックスバリアスロット(130)は、各前記径方向スロット(110)内の前記保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石を隔てることにより、前記保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石による磁場を隔て、
前記保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石のうち、少なくとも一方の永久磁石の磁化方向は可変である、ことを特徴とするモータの回転子構造。 - 前記保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石は、それぞれ低保磁力の永久磁石(200)と、高保磁力の永久磁石(300)とであり、前記低保磁力の永久磁石(200)は前記径方向スロット(110)の、前記モータの回転子構造の外円に近い側に設けられ、前記高保磁力の永久磁石(300)は前記径方向スロット(110)の、前記モータの回転子構造の内円に近い側に設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載のモータの回転子構造。
- 前記回転子鉄心(100)は、磁極が少ない状態にある場合、磁極数がnであり、磁極が多い状態にある場合、磁極数が2nである、ことを特徴とする請求項1に記載のモータの回転子構造。
- 前記保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石は、それぞれ低保磁力の永久磁石(200)と、高保磁力の永久磁石(300)とであり、前記低保磁力の永久磁石(200)の保磁力がH1、厚さがd1であり、前記高保磁力の永久磁石(300)の保磁力がH2、厚さがd2であると、d2*H2/H1*0.9<d1<d2*H2/H1*1.1である、ことを特徴とする請求項1に記載のモータの回転子構造。
- 前記保磁力の大きさの異なる2種類の永久磁石は、それぞれ低保磁力の永久磁石(200)と高保磁力の永久磁石(300)とであり、前記低保磁力の永久磁石(200)の残留磁気がBr1、前記回転子鉄心(100)の径方向に沿う幅がL1であり、前記高保磁力の永久磁石(300)の残留磁気がBr2、前記回転子鉄心(100)の径方向に沿う幅がL2であると、L2*Br2/Br1*0.9<L1<L2*Br2/Br1*1.1である、ことを特徴とする請求項1に記載のモータの回転子構造。
- 前記回転子鉄心(100)の軸方向に直交する断面において、前記第2のフラックスバリアスロット(130)の両端はともに前記モータの回転子構造の外円に近い、ことを特徴とする請求項1に記載のモータの回転子構造。
- 第3のフラックスバリアスロット(140)をさらに含み、
前記第3のフラックスバリアスロット(140)は、前記第2のフラックスバリアスロット(130)の回転子外円に近い2つの端部に設けられ、その幅方向が前記回転子鉄心(100)の、第3のフラックスバリアスロット(140)の位置に対応する接線方向に平行する、ことを特徴とする請求項6に記載のモータの回転子構造。 - 前記第3のフラックスバリアスロット(140)の径方向における幅(d4)の範囲は2g~5g(gはモータエアギャップである)である、ことを特徴とする請求項7に記載のモータの回転子構造。
- 前記径方向スロット(110)の回転子外円に近い側の周方向における幅がdであり、前記第3のフラックスバリアスロット(140)の周方向における幅がL3であると、0.8*d<L3<1.2*dである、ことを特徴とする請求項7に記載のモータの回転子構造。
- 前記第2のフラックスバリアスロット(130)において、回転子中心に近い内側の壁と回転子中心から遠い外側の壁が形成する空隙の幅(d3)の範囲は2g~5g(gはモータエアギャップ)である、ことを特徴とする請求項1に記載のモータの回転子構造。
- 前記第2のフラックスバリアスロット(130)の回転子外円に近い端部の中心と、前記径方向スロット(110)の回転子外円に近い端部の中心とがなす円心角がαであり、0.9*Π/n<α<1.1*π/n(nは磁極が少ない状態での前記回転子鉄心(100)の磁極数)である、ことを特徴とする請求項1に記載のモータの回転子構造。
- 前記第1のフラックスバリアスロット(120)の前記回転子鉄心(100)の径方向における両端は、それぞれ回転子の内円及び回転子の外円に近く、且つ前記第1のフラックスバリアスロット(120)の回転子内円に近い一端の周方向における幅(d5)が、前記第1のフラックスバリアスロット(120)の回転子外円に近い他端の周方向における幅(d6)よりも大きい、ことを特徴とする請求項1に記載のモータの回転子構造。
- 第4のフラックスバリアスロット(150)をさらに含み、
前記第4のフラックスバリアスロット(150)は、前記第1のフラックスバリアスロット(120)の回転子外円に近い端部に設けられ、その幅方向が前記回転子鉄心(100)の、第4のフラックスバリアスロット(150)の位置に対応する接線方向に平行する、ことを特徴とする請求項12に記載のモータの回転子構造。 - 永久磁石モータであって、
固定子鉄心とモータの回転子構造とを含み、前記モータの回転子構造は請求項1~13のいずれか1項に記載のモータの回転子構造(10)である、ことを特徴とする永久磁石モータ。
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