JPH10257702A - 高性能埋め込み磁石型リラクタンスモータ - Google Patents
高性能埋め込み磁石型リラクタンスモータInfo
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- JPH10257702A JPH10257702A JP9060421A JP6042197A JPH10257702A JP H10257702 A JPH10257702 A JP H10257702A JP 9060421 A JP9060421 A JP 9060421A JP 6042197 A JP6042197 A JP 6042197A JP H10257702 A JPH10257702 A JP H10257702A
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- steel sheet
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
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Abstract
ンスモータを提供する。 【解決手段】 回転子或いは可動子を構成する磁性材料
が方向性電磁鋼板である埋め込み磁石型リラクタンスモ
ータ。また、前記方向性電磁鋼板の磁束密度1.4T以
上であり、さらに、永久磁石の起磁力により、積層した
方向性電磁鋼板に流れる磁束密度が1.4T以上になる
ように、方向性電磁鋼板の積層の間に非電導性で非磁性
の材料を挿入することが好ましい。
Description
ニアモータ等のエネルギー変換機に関するものである。
永久磁石の磁束による回転力を生じるとともに、回転に
より生じる磁気抵抗変化で、回転力を発生するもので、
非常に高出力である。電磁鋼板は2次元磁界中で使用さ
れるので、無方向性電磁鋼板が使用される。しかし、永
久磁石の磁束による回転力が最大となる駆動電流の位相
と、磁気抵抗変化による回転力最大となる駆動電流の位
相は電気角で45度となり、問題がある。また、無方向
性電磁鋼板は磁石による磁束と、電機子電流による磁束
の両方が流れるため、無方向性電磁鋼板の使用磁束密度
が高くなる。そのため、無方向性電磁鋼板のコアが磁気
飽和してしまい、磁気抵抗変化が小さくなるので、磁束
密度を高くした割には推力が大きくならない。
いは高い磁束密度でも、推力が得られる方法が求められ
ている。前者の磁気飽和し難くするには、飽和磁化を高
くする必要があり、Fe−Co材などがあるが、価格が
高く、実用的には問題がある。
度でも、従来より大きな推力が得られる埋め込み磁石型
リラクタンスモータを提供するものである。
ろは、(1)永久磁石による磁束と、回転あるいは移動
により生じる磁気抵抗変化により回転或いは移動する推
力を発生する埋め込み磁石型リラクタンスモータにおい
て、回転子或いは可動子を構成する磁性材料が方向性電
磁鋼板であることを特徴とする埋め込み磁石型リラクタ
ンスモータ、(2)方向性電磁鋼板を1.4T以上で使
用することを特徴とする前記(1)に記載の埋め込み磁
石型リラクタンスモータ、(3)回転子或いは可動子を
構成するコアが方向性電磁鋼板の積層であり、モータの
磁束の変化が積層した方向性電磁鋼板の面内であること
を特徴とする前記(1)又は(2)に記載の埋め込み磁
石型リラクタンスモータ、(4)方向性電磁鋼板の磁化
容易方向が永久磁石磁束流れ方向より回転あるいは移動
方向に36度以上で、回転子の磁気抵抗が最も小さくな
る方向より、回転あるいは移動方向とは反対方向に−2
7度以上、54度以下であることを特徴とする前記
(1)、(2)又は(3)いずれかに記載の埋め込み磁
石型リラクタンスモータ、(5)方向性電磁鋼板の磁化
容易方向が永久磁石磁束流れ方向より回転あるいは移動
方向に45±5度で、回転子の磁気抵抗が最も小さくな
る方向より、回転あるいは移動方向とは反対方向に45
±5度であることを特徴とする前記(4)に記載の埋め
込み磁石型リラクタンスモータ、(6)永久磁石の起磁
力により、積層した方向性電磁鋼板に流れる磁束密度が
1.4T以上になるように、方向性電磁鋼板の積層の間
に非電導性で非磁性の材料を挿入することを特徴とする
前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の埋め込み磁
石型リラクタンスモータ、にある。
タは、永久磁石による磁束と、回転あるいは移動により
生じる磁気抵抗変化により回転或いは移動する推力を発
生するもので、回転タイプだけでなく、リニアモータも
含む。本発明の埋め込み磁石型リラクタンスモータで
は、方向性電磁鋼板を回転子コアの全部或いは一部に使
用するもので、主に積層して使用される。積層方法は、
従来の一体打ち抜きコア、螺旋コア、分割コア、巻コア
など、どの方法でも良い。また、積層間を接着したもの
でも良い。
S C 2553-1986 であるが、電磁鋼板の面内の磁
束密度が800A/mで、最も高い値と最も低い値の差
が0.2T以上であれば、本発明では方向性電磁鋼板に
含まれる。この場合の方向性電磁鋼板の磁化容易方向は
圧延方向になる。また、JIS C 2553-1986に
示されるような一方向性のものだけでなく、二方向の電
磁鋼板でも良い。従来の方向性電磁鋼板は、主な面方位
が{011}であるが、{100}が主な面方位である
もの、即ち二方向性電磁鋼板でも良い。二方向性電磁鋼
板の磁化容易方向は2つあり、お互いに90度である。
また、従来の方向性電磁鋼板は、一般に3%Siを含ん
だ方向性珪素鋼板であるが、Siが3%未満、または3
%より高いものでも良い。さらに、板厚の制限もなく、
0.5mm以上の板厚のものでも良い。
性電磁鋼板を90度回し積みしても良い。この場合は二
方向性電磁鋼板に類似した特性が得られる。一方向性電
磁鋼板の90度回し積みコアや二方向性電磁鋼板コア
は、4極の埋め込み磁石型リラクタンスモータに使用で
きる。一方向性電磁鋼板を(360/n)度回し積みす
ると、n極の埋め込み磁石型リラクタンスモータに使用
できる。
方性エネルギーを利用して、回転あるいは移動する推力
を大きくしたり、発生させるものである。従って、方向
性電磁鋼板の積層である場合、モータの磁束の回転によ
る変化が方向性電磁鋼板の面内であることが望ましく、
また、異方性エネルギーが有効に働くように、方向性電
磁鋼板の使用磁束密度は1.4T以上で使用すると良
い。
は、前述のように、無方向性電磁鋼板等を用いた回転子
あるいは可動子の形状により磁気抵抗変化を生じさせて
いるもので、本発明の「回転子の磁気抵抗が最も小さく
なる方向」とは、この従来型埋め込み磁石型リラクタン
スモータにおける、形状により回転子の磁気抵抗が最も
小さくなる方向に相当するものであり、回転型では回転
方向であり、リニアモータでは可動子の(固定子と可動
子との間の)移動方向である。
タは、従来型のようなコア形状での磁気抵抗変化による
推力を主に利用するものだけでなく、方向性電磁鋼板の
磁気異方性エネルギーによる推力だけのものを含まれ
る。従って、本発明では、「回転子の磁気抵抗が最も小
さくなる方向」に、方向性電磁鋼板の磁化容易方向を向
け、回転子あるいは可動子の形状により磁気抵抗変化を
従来の場合より大きくする。体心立方の鉄における<1
00>と<111>のなす角度が54度であるので、好
ましくは、方向性電磁鋼板の磁化容易方向が永久磁石磁
束の流れる方向より回転あるいは移動方向に36度以上
で、回転子の磁気抵抗が最も小さくなる方向より、回転
あるいは移動方向とは反対方向に−27度以上、54度
以下であると良い。さらに好ましくは、方向性電磁鋼板
の磁化容易方向が永久磁石磁束の流れる方向より回転あ
るいは移動方向に45±5度で、回転子の磁気抵抗が最
も小さくなる方向より、回転あるいは移動方向とは反対
方向に45±5度であると良い。45度は永久磁石の磁
束による回転力が最大となる駆動電流の位相と、形状で
の磁気抵抗変化による回転力最大となる駆動電流の位相
との位相差はである。
クタンスモータの回転子を示す。回転子1は永久磁石2
と方向性電磁鋼板積層体のコア3から構成される。方向
性電磁鋼板の磁化容易方向は矢印6である。コア3の
「回転子の磁気抵抗が最も小さくなる方向」は磁化容易
方向と一致しているので、回転による磁気抵抗変化は形
状によるものと磁気異方性によるものが加算される。
固定子4の励磁巻線により7、8の磁束が発生するよう
に電流を流すと、反時計回りに回る。この場合、コア3
の「回転子の磁気抵抗が最も小さくなる方向」は、電流
による磁束方向8と一致しているので、磁気抵抗変化に
よる回転力は発生しない。しかし、図2のように、電流
による磁束方向が9のようになると、永久磁石の磁束に
より生じる回転だけでなく、コアの形状と磁気異方性に
より、回転で磁気抵抗が変化するので、回転力が加算さ
れる。
型リラクタンスモータの回転子を示す。回転子11は永
久磁石12と方向性電磁鋼板積層体のコア13から構成
される。方向性電磁鋼板の磁化容易方向は矢印16であ
り、コア13の「回転子の磁気抵抗が最も小さくなる方
向」は磁化容易方向と45度になっている。反時計回り
に回転するように、固定子14の励磁巻線に電流を流す
と、磁気抵抗変化による回転力が最大となる位相は、実
施例1の場合より永久磁石による回転力が最大となる電
流の位相に近づく。従って、最大回転力は実施例1の場
合より大きくなる。
型リラクタンスモータの回転子を示す。回転子21は永
久磁石22と二方向性電磁鋼板積層体のコア23から構
成される。二方向性電磁鋼板の磁化容易方向は矢印26
であり、コア23の「回転子の磁気抵抗が最も小さくな
る方向」は磁化容易方向と45度になっている。実施例
2では反時計回りに回転する場合のみ適用できるが、こ
の実施例では回転方向は時計方向も方向性電磁鋼板の磁
気異方性により回転力が大きくなる。
型リラクタンスモータの回転子を示す。回転子31は永
久磁石32と一方向性電磁鋼板を90度回し積みした積
層体のコア33から構成される。コア33では方向性電
磁鋼板積層間は接着されている。一方向性電磁鋼板の磁
化容易方向は矢印36であり、コア33の「回転子の磁
気抵抗が最も小さくなる方向」は磁化容易方向と45度
になっている。実施例では回転方向は時計方向も方向性
電磁鋼板の磁気異方性により回転力が大きくなる。
型リラクタンスモータの回転子を示す。回転子41は焼
結FeNdB磁石42と一方向性電磁鋼板を90度回し
積みした積層体のコア43から構成される。コア43
は、方向性電磁鋼板一枚毎に非磁性、電気絶縁材料であ
る高強度材料が挿入されており、高強度材料や方向性電
磁鋼板の積層間は接着固定されている。コア43におけ
る電磁鋼板の占積率は約50%であり、永久磁石42に
よる方向性電磁鋼板の磁束密度が1.6T以上である。
一方向性電磁鋼板の磁化容易方向は矢印46であり、コ
ア43の「回転子の磁気抵抗が最も小さくなる方向」は
磁化容易方向と45度になっている。実施例では回転方
向は時計方向も方向性電磁鋼板の磁気異方性により回転
力が大きくなる。
し積みした積層体において、一方向性電磁鋼板の磁束密
度と、磁気異方性による回転力度合いの依存性を示した
図を図7に示す。1.4T以上で回転力が大きくなって
いることがわかる。
ータは、回転力や推力が従来型より、磁気異方性エネル
ギーによる分ほど加算されるので、高出力化できる。従
来型は必ず突起等の形状を有することが必要であるが、
本発明の埋め込み磁石型リラクタンスモータは、永久磁
石による回転力が最も高くなる駆動電流の位相と、磁気
抵抗変化による回転力が最も高くなる駆動電流の位相が
従来型の45度より小さくできるので、回転力が高くな
る。また、方向性電磁鋼板の磁化容易方向は従来使用さ
れている無方向性電磁鋼板等より、透磁率が高く、高磁
束密度化も容易であり、磁気異方性エネルギーによる回
転力のみならず、従来の回転力も増大できる。
タの一例を示す図。
示す図。
タの他の例を示す図。
タのさらに他の例を示す図。
タのさらに他の例を示す図。
タのさらに別の例を示す図。
る回転力度合いの依存性を示す。
コア 4、14、24、34、44:固定子 5:永久磁石の磁束 6、16、26、36、46:方向性電磁鋼板の磁化容
易方向 7、8、9:励磁巻線による磁束
Claims (6)
- 【請求項1】 永久磁石による磁束と、回転あるいは移
動により生じる磁気抵抗変化により回転或いは移動する
推力を発生する埋め込み磁石型リラクタンスモータにお
いて、回転子或いは可動子を構成する磁性材料が方向性
電磁鋼板であることを特徴とする埋め込み磁石型リラク
タンスモータ。 - 【請求項2】 方向性電磁鋼板を1.4T以上で使用す
ることを特徴とする請求項1に記載の埋め込み磁石型リ
ラクタンスモータ。 - 【請求項3】 回転子或いは可動子を構成するコアが方
向性電磁鋼板の積層であり、モータの磁束の変化が積層
した方向性電磁鋼板の面内であることを特徴とする請求
項1又は2に記載の埋め込み磁石型リラクタンスモー
タ。 - 【請求項4】 方向性電磁鋼板の磁化容易方向が永久磁
石磁束流れ方向より回転あるいは移動方向に36度以上
で、回転子の磁気抵抗が最も小さくなる方向より、回転
あるいは移動方向とは反対方向に−27度以上、54度
以下であることを特徴とする請求項1、2又は3に記載
の埋め込み磁石型リラクタンスモータ。 - 【請求項5】 方向性電磁鋼板の磁化容易方向が永久磁
石磁束流れ方向より回転あるいは移動方向に45±5度
で、回転子の磁気抵抗が最も小さくなる方向より、回転
あるいは移動方向とは反対方向に45±5度であること
を特徴とする請求項4に記載の埋め込み磁石型リラクタ
ンスモータ。 - 【請求項6】 永久磁石の起磁力により、積層した方向
性電磁鋼板に流れる磁束密度が1.4T以上になるよう
に、方向性電磁鋼板の積層の間に非電導性で非磁性の材
料を挿入することを特徴とする請求項1〜5のいずれか
1項に記載の埋め込み磁石型リラクタンスモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9060421A JPH10257702A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 高性能埋め込み磁石型リラクタンスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9060421A JPH10257702A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 高性能埋め込み磁石型リラクタンスモータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10257702A true JPH10257702A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13141737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9060421A Pending JPH10257702A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 高性能埋め込み磁石型リラクタンスモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10257702A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000116084A (ja) * | 1998-09-29 | 2000-04-21 | Toshiba Corp | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 |
JP2004088908A (ja) * | 2002-08-27 | 2004-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | マグネット内装型ロータおよびそれを用いたブラシレスモータ |
JP2009095110A (ja) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Yaskawa Electric Corp | 埋込磁石同期モータのロータおよび埋込磁石同期モータ |
JP2010035264A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Meidensha Corp | 永久磁石式同期電動機 |
EP4060872A4 (en) * | 2019-11-15 | 2023-01-25 | Nippon Steel Corporation | ROTOR CORE, ROTOR AND ELECTRIC LATHE |
-
1997
- 1997-03-14 JP JP9060421A patent/JPH10257702A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000116084A (ja) * | 1998-09-29 | 2000-04-21 | Toshiba Corp | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 |
JP2004088908A (ja) * | 2002-08-27 | 2004-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | マグネット内装型ロータおよびそれを用いたブラシレスモータ |
JP2009095110A (ja) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Yaskawa Electric Corp | 埋込磁石同期モータのロータおよび埋込磁石同期モータ |
JP2010035264A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Meidensha Corp | 永久磁石式同期電動機 |
EP4060872A4 (en) * | 2019-11-15 | 2023-01-25 | Nippon Steel Corporation | ROTOR CORE, ROTOR AND ELECTRIC LATHE |
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A521 | Written amendment |
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