JPH11206046A - 永久磁石モータ及びその着磁方法 - Google Patents
永久磁石モータ及びその着磁方法Info
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- JPH11206046A JPH11206046A JP10004013A JP401398A JPH11206046A JP H11206046 A JPH11206046 A JP H11206046A JP 10004013 A JP10004013 A JP 10004013A JP 401398 A JP401398 A JP 401398A JP H11206046 A JPH11206046 A JP H11206046A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータの構造を複雑化することなく容易にそ
のトルク特性を高めることのできる永久磁石モータ及び
その着磁方法を提供する。 【解決手段】 固定子２の中央部に形成された空間に回
転子１を回転可能に収容し、固定子２には、回転子１を
包囲する複数位置に回転子１の回転軸と平行に配置され
た複数相の巻線３２、３３、３４が配設される。回転子
１には、鉄心中央部１１及びそれを包囲する複数の鉄心
外周部１４間に低透磁率部が配設されるとともに、その
低透磁率部に永久磁石５が配設されている。また、回転
子１には、永久磁石５から固定子２に向かう磁束を回転
子１の回転方向へ偏倚させるためのスリット状の貫通孔
１７が設けられている。
のトルク特性を高めることのできる永久磁石モータ及び
その着磁方法を提供する。 【解決手段】 固定子２の中央部に形成された空間に回
転子１を回転可能に収容し、固定子２には、回転子１を
包囲する複数位置に回転子１の回転軸と平行に配置され
た複数相の巻線３２、３３、３４が配設される。回転子
１には、鉄心中央部１１及びそれを包囲する複数の鉄心
外周部１４間に低透磁率部が配設されるとともに、その
低透磁率部に永久磁石５が配設されている。また、回転
子１には、永久磁石５から固定子２に向かう磁束を回転
子１の回転方向へ偏倚させるためのスリット状の貫通孔
１７が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転子内部に永久
磁石を埋め込んだ永久磁石モータ及びその着磁方法に関
するものである。
磁石を埋め込んだ永久磁石モータ及びその着磁方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】回転子内部に永久磁石を埋め込んだ永久
磁石モータ（以下、単にＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐ
ｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータと記す）は、
永久磁石によるマグネットトルクに加え回転子の突極性
に起因するリラクタンストルクを利用できるため、小型
で高効率なモータとして近年電気自動車の駆動用モータ
等に適用されている。そしてこのＩＰＭモータのトルク
特性を高めるために様々な技術が提案されている。例え
ば特開平８−３３１７８３号公報に示されるＩＰＭモー
タが知られており、同公報のＩＰＭモータにおいては、
１極あたりの永久磁石を回転子半径方向に２分割し、分
割された回転子外周側の永久磁石と回転子内周側永久磁
石との間に固定子巻線による磁束の通路が設けられてい
る。すなわち、ここでは前記磁束の通路を設けることに
よって、リラクタンストルクを増加させてＩＰＭモータ
のトルク特性を高める技術が示されている。
磁石モータ（以下、単にＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐ
ｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータと記す）は、
永久磁石によるマグネットトルクに加え回転子の突極性
に起因するリラクタンストルクを利用できるため、小型
で高効率なモータとして近年電気自動車の駆動用モータ
等に適用されている。そしてこのＩＰＭモータのトルク
特性を高めるために様々な技術が提案されている。例え
ば特開平８−３３１７８３号公報に示されるＩＰＭモー
タが知られており、同公報のＩＰＭモータにおいては、
１極あたりの永久磁石を回転子半径方向に２分割し、分
割された回転子外周側の永久磁石と回転子内周側永久磁
石との間に固定子巻線による磁束の通路が設けられてい
る。すなわち、ここでは前記磁束の通路を設けることに
よって、リラクタンストルクを増加させてＩＰＭモータ
のトルク特性を高める技術が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＩＰＭ
モータのトルク特性を高めるために、例えば磁極数すな
わち永久磁石の数を増やしたりすると、回転子の構成が
複雑化するという不都合が生じる。また磁極の永久磁石
の構成を上記公報に示されるようなものとすると、その
永久磁石の製造に手間がかかるという不都合が生じたり
する。それらはまた、モータ全体の構造を複雑化させた
り、その製造工程を増加させてしまう要因ともなってい
る。
モータのトルク特性を高めるために、例えば磁極数すな
わち永久磁石の数を増やしたりすると、回転子の構成が
複雑化するという不都合が生じる。また磁極の永久磁石
の構成を上記公報に示されるようなものとすると、その
永久磁石の製造に手間がかかるという不都合が生じたり
する。それらはまた、モータ全体の構造を複雑化させた
り、その製造工程を増加させてしまう要因ともなってい
る。
【０００４】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、モータの構造を複雑化することなく容易にそ
のトルク特性を高めることのできる永久磁石モータ及び
その着磁方法を提供することを目的とする。
であって、モータの構造を複雑化することなく容易にそ
のトルク特性を高めることのできる永久磁石モータ及び
その着磁方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の永久磁石モータ
は、固定子の中央部に形成された空間に回転子を回転可
能に収容し、前記固定子には前記回転子を囲繞する複数
位置に複数相の巻線が配設される一方、前記回転子には
鉄心中心部とそれを囲繞する鉄心外周部との間に永久磁
石が配設された永久磁石モータにおいて、前記回転子
は、前記永久磁石から前記固定子に向かう磁束を同回転
子の回転方向へ偏倚させる偏倚手段を有して構成され
る。このような構成においては、永久磁石から発生して
前記巻線を貫通する磁束が偏倚手段によって回転子の回
転方向に偏倚されているため、マグネットトルクが最大
値をとる巻線電流の無負荷誘導起電力に対する位相角が
変化して、マグネットトルクが最大値をとる同位相角と
リラクタンストルクが最大値をとる同位相角との差が小
さくなる。そのとき、マグネットトルクとリラクタンス
トルクとによる合成トルクの最大値が増す。
は、固定子の中央部に形成された空間に回転子を回転可
能に収容し、前記固定子には前記回転子を囲繞する複数
位置に複数相の巻線が配設される一方、前記回転子には
鉄心中心部とそれを囲繞する鉄心外周部との間に永久磁
石が配設された永久磁石モータにおいて、前記回転子
は、前記永久磁石から前記固定子に向かう磁束を同回転
子の回転方向へ偏倚させる偏倚手段を有して構成され
る。このような構成においては、永久磁石から発生して
前記巻線を貫通する磁束が偏倚手段によって回転子の回
転方向に偏倚されているため、マグネットトルクが最大
値をとる巻線電流の無負荷誘導起電力に対する位相角が
変化して、マグネットトルクが最大値をとる同位相角と
リラクタンストルクが最大値をとる同位相角との差が小
さくなる。そのとき、マグネットトルクとリラクタンス
トルクとによる合成トルクの最大値が増す。
【０００６】具体的には、前記偏倚手段は、前記永久磁
石及び前記固定子間に設けられるとともに同じく前記回
転子の回転軸方向に貫通してその固定子側端部が同回転
子の回転方向に対し前方に傾きを持つスリット状の第２
の貫通孔から構成される。この具体的構成においては、
空気が鉄心よりも透磁率が低いため、永久磁石から発生
した磁束は、第２の貫通孔の傾きに沿って、回転子の回
転方向に対して前方に偏倚する。
石及び前記固定子間に設けられるとともに同じく前記回
転子の回転軸方向に貫通してその固定子側端部が同回転
子の回転方向に対し前方に傾きを持つスリット状の第２
の貫通孔から構成される。この具体的構成においては、
空気が鉄心よりも透磁率が低いため、永久磁石から発生
した磁束は、第２の貫通孔の傾きに沿って、回転子の回
転方向に対して前方に偏倚する。
【０００７】さらに具体的には、前記第２の貫通孔のス
リット幅が前記回転子の鉄心中心部と鉄心外周部との間
にあって同回転子の回転軸方向に貫通するスリット状の
第１の貫通孔のスリット幅よりも狭く構成される。この
具体的構成においては、第２の貫通孔の幅を、低透磁率
部（第１の貫通孔）の幅より小さくすることによって、
第２の貫通孔が巻線のつくる磁界に与える影響が同第１
の貫通孔が与える影響より小さくなる。すなわち、第２
の貫通孔のリラクタンストルクに与える影響を小さくで
きる。
リット幅が前記回転子の鉄心中心部と鉄心外周部との間
にあって同回転子の回転軸方向に貫通するスリット状の
第１の貫通孔のスリット幅よりも狭く構成される。この
具体的構成においては、第２の貫通孔の幅を、低透磁率
部（第１の貫通孔）の幅より小さくすることによって、
第２の貫通孔が巻線のつくる磁界に与える影響が同第１
の貫通孔が与える影響より小さくなる。すなわち、第２
の貫通孔のリラクタンストルクに与える影響を小さくで
きる。
【０００８】また、具体的に前記偏倚手段は、前記回転
子と前記固定子との間のギャップ幅について、前記永久
磁石の回転子回転方向前方のギャップ幅を第１のギャッ
プ幅、同永久磁石の回転子回転方向後方のギャップ幅を
第２のギャップ幅とするとき、（ 第１のギャップ幅
＜ 第２のギャップ幅 ）なる異なるギャップ幅をもっ
て構成される。この具体的構成においては、ギャップ幅
が小さいほど磁束が通り易いため、永久磁石から発生す
る磁束は、ギャップ幅の小さい方向に偏倚する。
子と前記固定子との間のギャップ幅について、前記永久
磁石の回転子回転方向前方のギャップ幅を第１のギャッ
プ幅、同永久磁石の回転子回転方向後方のギャップ幅を
第２のギャップ幅とするとき、（ 第１のギャップ幅
＜ 第２のギャップ幅 ）なる異なるギャップ幅をもっ
て構成される。この具体的構成においては、ギャップ幅
が小さいほど磁束が通り易いため、永久磁石から発生す
る磁束は、ギャップ幅の小さい方向に偏倚する。
【０００９】さらに具体的には、前記回転子は、前記第
２のギャップ幅を確保すべくその対応する外周面がその
回転軸方向に沿って削り取られた偏平部を有して構成さ
れる。この具体的構成によれば、上記（ 第１のギャッ
プ幅 ＜ 第２のギャップ幅）なる異なるギャップ幅を
容易に構成できる。
２のギャップ幅を確保すべくその対応する外周面がその
回転軸方向に沿って削り取られた偏平部を有して構成さ
れる。この具体的構成によれば、上記（ 第１のギャッ
プ幅 ＜ 第２のギャップ幅）なる異なるギャップ幅を
容易に構成できる。
【００１０】また、具体的に前記偏倚手段は、前記回転
子に対する前記永久磁石の偏倚した配設をもって構成さ
れる。この具体的構成においては、回転子に対して永久
磁石が偏倚して配設されるため、その偏倚に対応して永
久磁石から発生する磁束も回転子の回転方向に対して前
方に偏倚する。
子に対する前記永久磁石の偏倚した配設をもって構成さ
れる。この具体的構成においては、回転子に対して永久
磁石が偏倚して配設されるため、その偏倚に対応して永
久磁石から発生する磁束も回転子の回転方向に対して前
方に偏倚する。
【００１１】さらに具体的には、前記回転子の各磁極は
各々形状の異なる二個の永久磁石によって形成され、そ
れら各磁極を形成する二個の永久磁石が前記固定子側に
向かって開いたＶ字状を成すように偏倚して配設され
る。この具体的構成においては、回転子の各磁極におい
て二個の永久磁石が偏倚して配設されるため、その偏倚
に対応して永久磁石から発生する磁束は、より好適に回
転子の回転方向に対して前方に偏倚する。
各々形状の異なる二個の永久磁石によって形成され、そ
れら各磁極を形成する二個の永久磁石が前記固定子側に
向かって開いたＶ字状を成すように偏倚して配設され
る。この具体的構成においては、回転子の各磁極におい
て二個の永久磁石が偏倚して配設されるため、その偏倚
に対応して永久磁石から発生する磁束は、より好適に回
転子の回転方向に対して前方に偏倚する。
【００１２】また、具体的に前記偏倚手段は、前記回転
子のＮ極を形成する永久磁石にあっては同回転子の回転
方向前方に傾斜し、前記回転子のＳ極を形成する永久磁
石にあっては同回転子の回転方向後方に傾斜する磁化方
向の偏倚をもって構成される。この具体的構成において
は、永久磁石から発生する磁束は、永久磁石の磁化方向
に傾いて発生するため、回転子の回転方向に対して前方
または後方に偏倚する。
子のＮ極を形成する永久磁石にあっては同回転子の回転
方向前方に傾斜し、前記回転子のＳ極を形成する永久磁
石にあっては同回転子の回転方向後方に傾斜する磁化方
向の偏倚をもって構成される。この具体的構成において
は、永久磁石から発生する磁束は、永久磁石の磁化方向
に傾いて発生するため、回転子の回転方向に対して前方
または後方に偏倚する。
【００１３】また、本発明の永久磁石モータの着磁方法
は、固定子の中央部に形成された空間に回転子を回転可
能に収容し、前記固定子には前記回転子を囲繞する複数
位置に複数相の巻線が配設される一方、前記回転子には
鉄心中心部とそれを囲繞する鉄心外周部との間に永久磁
石が配設される永久磁石モータの、前記永久磁石に着磁
を行う方法であって、前記回転子のＮ極を形成する永久
磁石についてはその磁化方向が同回転子の回転方向前方
に傾斜するように着磁し、前記回転子のＳ極を形成する
永久磁石についてはその磁化方向が同回転子の回転方向
後方に傾斜するように着磁することを特徴とする。この
方法において着磁された永久磁石から発生する磁束は、
永久磁石の磁化方向に傾いて発生するため、回転子の回
転方向に対して前方または後方に偏倚する。
は、固定子の中央部に形成された空間に回転子を回転可
能に収容し、前記固定子には前記回転子を囲繞する複数
位置に複数相の巻線が配設される一方、前記回転子には
鉄心中心部とそれを囲繞する鉄心外周部との間に永久磁
石が配設される永久磁石モータの、前記永久磁石に着磁
を行う方法であって、前記回転子のＮ極を形成する永久
磁石についてはその磁化方向が同回転子の回転方向前方
に傾斜するように着磁し、前記回転子のＳ極を形成する
永久磁石についてはその磁化方向が同回転子の回転方向
後方に傾斜するように着磁することを特徴とする。この
方法において着磁された永久磁石から発生する磁束は、
永久磁石の磁化方向に傾いて発生するため、回転子の回
転方向に対して前方または後方に偏倚する。
【００１４】具体的には、前記回転子の鉄心外周部に同
回転子の回転軸方向に貫通する貫通孔を設ける工程と、
前記永久磁石への着磁時、該貫通孔に回転子固定治具を
挿入して同治具を前記回転子の外部で固定する工程と、
前記永久磁石への着磁後、前記回転子固定治具を前記貫
通孔から離脱せしめるとともに、同貫通孔を高透磁率材
料にて充填する工程とを備える。この具体的方法におい
ては、永久磁石への着磁時、回転子の固定が回転子出力
軸の固定による他、前記回転子固定治具を用いて行うこ
とができ、前記磁化方向を傾斜させる着磁が好適に行わ
れる。
回転子の回転軸方向に貫通する貫通孔を設ける工程と、
前記永久磁石への着磁時、該貫通孔に回転子固定治具を
挿入して同治具を前記回転子の外部で固定する工程と、
前記永久磁石への着磁後、前記回転子固定治具を前記貫
通孔から離脱せしめるとともに、同貫通孔を高透磁率材
料にて充填する工程とを備える。この具体的方法におい
ては、永久磁石への着磁時、回転子の固定が回転子出力
軸の固定による他、前記回転子固定治具を用いて行うこ
とができ、前記磁化方向を傾斜させる着磁が好適に行わ
れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】（ＩＰＭモータのトルク）実施の
形態の説明の前にＩＰＭモータのトルクについて説明す
る。
形態の説明の前にＩＰＭモータのトルクについて説明す
る。
【００１６】突極性モータのトルクは、ｄ−ｑ軸座標を
用いたモータの出力式（省略）から一般に下式のように
導き出される。 Ｔ ＝ Ｐn Φa Ｉq ＋ Ｐn （Ｌd −Ｌq ）Ｉd Ｉq ・・・・・ （１） ここで、Ｐn は極対数、Φa は永久磁石による電機子鎖
交磁束、Ｉd ，Ｉq はそれぞれ電機子（巻線）電流Ｉの
ｄ，ｑ軸成分、Ｌd ，Ｌq はそれぞれｄ，ｑ軸インダク
タンスを表わす。
用いたモータの出力式（省略）から一般に下式のように
導き出される。 Ｔ ＝ Ｐn Φa Ｉq ＋ Ｐn （Ｌd −Ｌq ）Ｉd Ｉq ・・・・・ （１） ここで、Ｐn は極対数、Φa は永久磁石による電機子鎖
交磁束、Ｉd ，Ｉq はそれぞれ電機子（巻線）電流Ｉの
ｄ，ｑ軸成分、Ｌd ，Ｌq はそれぞれｄ，ｑ軸インダク
タンスを表わす。
【００１７】上記（１）式において、第１項がマグネッ
トトルク、第２項がリラクタンストルクに相当する。す
なわち、回転子が突極性を有するモータにおいては、巻
線による磁気回路のｄ軸（鎖交磁束Φa の方向）方向の
磁気抵抗とｑ軸（極間方向）方向の磁気抵抗が異なるた
め、ｄ軸インダクタンスＬd とｑ軸インダクタンスＬq
に差が生じ、上記（１）式の（Ｌd −Ｌq ）がゼロとな
らずリラクタンストルクが発生する。なお、このリラク
タンストルクは、鎖交磁束Φa に関係なく、すなわち界
磁がなくても発生する。また、通常の突極性モータにお
いてはＬd ＞Ｌq となるが、前記ＩＰＭモータにおいて
は、一般にＬd ＜Ｌq となり逆突極性を示す。
トトルク、第２項がリラクタンストルクに相当する。す
なわち、回転子が突極性を有するモータにおいては、巻
線による磁気回路のｄ軸（鎖交磁束Φa の方向）方向の
磁気抵抗とｑ軸（極間方向）方向の磁気抵抗が異なるた
め、ｄ軸インダクタンスＬd とｑ軸インダクタンスＬq
に差が生じ、上記（１）式の（Ｌd −Ｌq ）がゼロとな
らずリラクタンストルクが発生する。なお、このリラク
タンストルクは、鎖交磁束Φa に関係なく、すなわち界
磁がなくても発生する。また、通常の突極性モータにお
いてはＬd ＞Ｌq となるが、前記ＩＰＭモータにおいて
は、一般にＬd ＜Ｌq となり逆突極性を示す。
【００１８】また、ｄ−ｑ座標軸上でｑ軸（鎖交磁束Φ
a により発生する無負荷誘導起電力Ｅ0 のベクトル方
向）からの電機子電流Ｉの進み角（以下、電流位相差角
と記す）をθとして、ＩＰＭモータにおける鎖交磁束Φ
a 、電機子電流Ｉ等を同ｄ−ｑ座標軸上に示すと図１２
のようになる。なお、同図１２においてｄ軸が鎖交磁束
Φa のベクトル方向とされる。
a により発生する無負荷誘導起電力Ｅ0 のベクトル方
向）からの電機子電流Ｉの進み角（以下、電流位相差角
と記す）をθとして、ＩＰＭモータにおける鎖交磁束Φ
a 、電機子電流Ｉ等を同ｄ−ｑ座標軸上に示すと図１２
のようになる。なお、同図１２においてｄ軸が鎖交磁束
Φa のベクトル方向とされる。
【００１９】そして、 Ｉd ＝−Ｉｓｉｎθ， Ｉq ＝Ｉｃｏｎθ とし、それぞれを上記（１）式に代入してマグネットト
ルクＴｍ及びリラクタンストルクＴｒを前記電流位相差
角θの関数として書き換えると下式となる。 Ｔｍ＝ Ｐn Φa Ｉｃｏｎθ ・・・・・ （２） Ｔｒ＝ １／２｛Ｐn （Ｌq −Ｌd ）Ｉ2 ｓｉｎ２θ｝ ・・・・・ （３） この（２）式及び（３）式に基づき、マグネットトルク
Ｔｍ，リラクタンストルクＴｒ及びそれらを加算した合
成トルクＴを前記電流位相差角θをパラメータとして図
示すると図１３のようになる。
ルクＴｍ及びリラクタンストルクＴｒを前記電流位相差
角θの関数として書き換えると下式となる。 Ｔｍ＝ Ｐn Φa Ｉｃｏｎθ ・・・・・ （２） Ｔｒ＝ １／２｛Ｐn （Ｌq −Ｌd ）Ｉ2 ｓｉｎ２θ｝ ・・・・・ （３） この（２）式及び（３）式に基づき、マグネットトルク
Ｔｍ，リラクタンストルクＴｒ及びそれらを加算した合
成トルクＴを前記電流位相差角θをパラメータとして図
示すると図１３のようになる。
【００２０】同図１３に示されるように、マグネットト
ルクＴｍは、電流位相差角θが０°すなわち電機子電流
Ｉと無負荷誘導起電力Ｅ0 とが同相のとき最大値Ｍmax
をとり、一方リラクタンストルクＴｒは、同位相差角θ
が４５°のとき最大値Ｒmaxをとることから、その合成
トルクＴは、同位相差角θが２５°近傍においてその最
大値Ｔmax をとる。そしてこの合成トルクの最大値Ｔma
x は、マグネットトルクの最大値Ｍmax より大きいもの
となる。
ルクＴｍは、電流位相差角θが０°すなわち電機子電流
Ｉと無負荷誘導起電力Ｅ0 とが同相のとき最大値Ｍmax
をとり、一方リラクタンストルクＴｒは、同位相差角θ
が４５°のとき最大値Ｒmaxをとることから、その合成
トルクＴは、同位相差角θが２５°近傍においてその最
大値Ｔmax をとる。そしてこの合成トルクの最大値Ｔma
x は、マグネットトルクの最大値Ｍmax より大きいもの
となる。
【００２１】このように、ＩＰＭモータにおいてはその
合成トルクＴは前記電流位相差角θにより変化するた
め、この電流位相差角θをインバータ等により適宜制御
して、例えば常に合成トルクの最大値Ｔmax で運転する
最大トルク制御等が行われている。
合成トルクＴは前記電流位相差角θにより変化するた
め、この電流位相差角θをインバータ等により適宜制御
して、例えば常に合成トルクの最大値Ｔmax で運転する
最大トルク制御等が行われている。
【００２２】以下、本発明の実施の形態につき、図面に
沿って具体的に説明する。 （第１の実施の形態）本実施の形態における永久磁石モ
ータ（ＩＰＭモータ）は、図１及び図２に示すように、
円筒状の固定子２の中央部に形成された空間に、円柱状
の回転子１が回転可能に収容されている。
沿って具体的に説明する。 （第１の実施の形態）本実施の形態における永久磁石モ
ータ（ＩＰＭモータ）は、図１及び図２に示すように、
円筒状の固定子２の中央部に形成された空間に、円柱状
の回転子１が回転可能に収容されている。
【００２３】固定子２は円環状の固定子鉄心２１の内周
面に回転子１を包囲し、同固定子２には回転子１の回転
軸方向に貫通する２４個のスロット２２ａ、２３ａ、２
４ａ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂが各２個ずつ等間隔に繰
り返し凹設されている。そして、Ｕ相スロット２２ａ，
２２ｂ、Ｖ相スロット２３ａ，２３ｂ、Ｗ相スロット２
４ａ，２４ｂに、Ｕ相巻線３２、Ｖ相巻線３３、Ｗ相巻
線３４が夫々回転子１の回転軸と平行に配置されてい
る。
面に回転子１を包囲し、同固定子２には回転子１の回転
軸方向に貫通する２４個のスロット２２ａ、２３ａ、２
４ａ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂが各２個ずつ等間隔に繰
り返し凹設されている。そして、Ｕ相スロット２２ａ，
２２ｂ、Ｖ相スロット２３ａ，２３ｂ、Ｗ相スロット２
４ａ，２４ｂに、Ｕ相巻線３２、Ｖ相巻線３３、Ｗ相巻
線３４が夫々回転子１の回転軸と平行に配置されてい
る。
【００２４】一方、回転子１の中心部には、出力軸３が
貫通固定され、また、その外側には、出力軸３を包囲し
て幅３mmの長方形の断面形状を有する４枚の永久磁石５
が固定されている。各永久磁石５は回転子１の径方向に
着磁され、隣り合う永久磁石５の着磁方向は、互いに逆
方向となっている。各永久磁石５で囲まれた部分に鉄心
中央部１１が形成されている。各永久磁石５の両端から
回転子１の外周に向かってほぼ放射状に空隙１６が形成
され、その空隙１６は、回転子１の軸方向に伸びてい
る。隣接する空隙１６は平行をなしている。そして、永
久磁石５、空隙１６により囲まれた部分に鉄心外周部１
４が形成されている。
貫通固定され、また、その外側には、出力軸３を包囲し
て幅３mmの長方形の断面形状を有する４枚の永久磁石５
が固定されている。各永久磁石５は回転子１の径方向に
着磁され、隣り合う永久磁石５の着磁方向は、互いに逆
方向となっている。各永久磁石５で囲まれた部分に鉄心
中央部１１が形成されている。各永久磁石５の両端から
回転子１の外周に向かってほぼ放射状に空隙１６が形成
され、その空隙１６は、回転子１の軸方向に伸びてい
る。隣接する空隙１６は平行をなしている。そして、永
久磁石５、空隙１６により囲まれた部分に鉄心外周部１
４が形成されている。
【００２５】また、各永久磁石５の両端に設けられた空
隙１６は、その永久磁石５から発生した磁束が空隙１６
を通過して外側に漏洩する漏洩磁束を減少させるため
に、永久磁石５と同じ幅３mmに形成されている。永久磁
石５の透磁率は、ほぼ真空透磁率に等しいため、この空
隙１６と各永久磁石５とによって、４個の低透磁率部が
構成される。
隙１６は、その永久磁石５から発生した磁束が空隙１６
を通過して外側に漏洩する漏洩磁束を減少させるため
に、永久磁石５と同じ幅３mmに形成されている。永久磁
石５の透磁率は、ほぼ真空透磁率に等しいため、この空
隙１６と各永久磁石５とによって、４個の低透磁率部が
構成される。
【００２６】鉄心外周部１４には、偏倚手段として貫通
孔１７が回転子１の軸方向に透設されている。貫通孔１
７は、回転子１の出力軸３とは直交する断面にて、幅
０．３mmの細長いスリット形状を有するとともに、固定
子２側の端部が回転子１の回転方向に対して前方に所定
の傾斜角にて傾斜している。なお、この貫通孔１７の傾
斜角は実験等により決定される。
孔１７が回転子１の軸方向に透設されている。貫通孔１
７は、回転子１の出力軸３とは直交する断面にて、幅
０．３mmの細長いスリット形状を有するとともに、固定
子２側の端部が回転子１の回転方向に対して前方に所定
の傾斜角にて傾斜している。なお、この貫通孔１７の傾
斜角は実験等により決定される。
【００２７】この貫通孔１７は、鉄心外周部１４の他の
領域と比較して透磁率が低いため、磁束が通り難い。従
って、永久磁石５から発生した磁束は、図３に示すよう
に、貫通孔１７の傾斜に沿って、矢印Ｒで示す回転子１
の回転方向( 図示右側) に偏倚する。これにより、永久
磁石５から発生する磁束による磁気的中心（最も磁束の
集中する部分）は、鉄心外周部１４の中心から回転子１
の回転方向に対して前方に移動する。本実施の形態の場
合、同磁気的中心は、Ｕ相巻線３２とＶ相巻線３３との
ほぼ中間であって、鉄心外周部１４の中心から機械角で
所定角度（以下、偏倚角という）α、例えば１５度ずれ
た位置にある。
領域と比較して透磁率が低いため、磁束が通り難い。従
って、永久磁石５から発生した磁束は、図３に示すよう
に、貫通孔１７の傾斜に沿って、矢印Ｒで示す回転子１
の回転方向( 図示右側) に偏倚する。これにより、永久
磁石５から発生する磁束による磁気的中心（最も磁束の
集中する部分）は、鉄心外周部１４の中心から回転子１
の回転方向に対して前方に移動する。本実施の形態の場
合、同磁気的中心は、Ｕ相巻線３２とＶ相巻線３３との
ほぼ中間であって、鉄心外周部１４の中心から機械角で
所定角度（以下、偏倚角という）α、例えば１５度ずれ
た位置にある。
【００２８】また、巻線による磁気回路のｄ軸方向の磁
気抵抗が永久磁石５（低透磁率）の存在によりｑ軸方向
の磁気抵抗に比べ大きくなる。そのため、上述したよう
に、ｄ軸インダクタンスＬd とｑ軸インダクタンスＬq
に差が生じ、上記（３）式の（Ｌq −Ｌd ）がゼロとな
らずリラクタンストルクが発生する。なおその際、貫通
孔１７による影響はほとんどない。
気抵抗が永久磁石５（低透磁率）の存在によりｑ軸方向
の磁気抵抗に比べ大きくなる。そのため、上述したよう
に、ｄ軸インダクタンスＬd とｑ軸インダクタンスＬq
に差が生じ、上記（３）式の（Ｌq −Ｌd ）がゼロとな
らずリラクタンストルクが発生する。なおその際、貫通
孔１７による影響はほとんどない。
【００２９】次に、このように構成される本実施の形態
における永久磁石モータの動作を説明する。上記永久磁
石モータにおいて、前記巻線に対して電気角で１２０°
位相の異なる三相交流電流を供給すると、図１及び図３
の矢印Ｒに示す方向に回転磁界が生じ、この回転磁界に
つられ回転子１も同様に矢印Ｒ方向に回転する。その毎
秒当たりの回転数は、回転子１が４極構成のため電流周
波数の半分となり、例えば電流周波数が５０Ｈｚの場
合、同回転数は２５回転／秒となる。
における永久磁石モータの動作を説明する。上記永久磁
石モータにおいて、前記巻線に対して電気角で１２０°
位相の異なる三相交流電流を供給すると、図１及び図３
の矢印Ｒに示す方向に回転磁界が生じ、この回転磁界に
つられ回転子１も同様に矢印Ｒ方向に回転する。その毎
秒当たりの回転数は、回転子１が４極構成のため電流周
波数の半分となり、例えば電流周波数が５０Ｈｚの場
合、同回転数は２５回転／秒となる。
【００３０】ところで本実施の形態においては、上述し
たように、永久磁石５から発生した磁束Φａ’が機械角
で１５（α）度回転子１の回転方向に偏倚されている。
そのため、図３に示すように、機械的ｄ’−ｑ’座標軸
は同ｄ−ｑ座標軸とα度の角度を保った状態で時間的に
早く回転する。これを前記電気的ｄ−ｑ座標軸上で示す
と図４のようになる。すなわち、同図４に示すように、
磁束Φａ’のベクトル方向は電気角で３０（２α）°ｄ
軸からｑ軸側に進角したｄ’軸方向となる。また、無負
荷誘導起電力Ｅ0 ’のベクトル方向も同様にｑ軸から２
α°（電気角）進角したｄ’軸方向となる。そのため、
前記マグネットトルクＴｍを示す（２）式は下式とな
る。
たように、永久磁石５から発生した磁束Φａ’が機械角
で１５（α）度回転子１の回転方向に偏倚されている。
そのため、図３に示すように、機械的ｄ’−ｑ’座標軸
は同ｄ−ｑ座標軸とα度の角度を保った状態で時間的に
早く回転する。これを前記電気的ｄ−ｑ座標軸上で示す
と図４のようになる。すなわち、同図４に示すように、
磁束Φａ’のベクトル方向は電気角で３０（２α）°ｄ
軸からｑ軸側に進角したｄ’軸方向となる。また、無負
荷誘導起電力Ｅ0 ’のベクトル方向も同様にｑ軸から２
α°（電気角）進角したｄ’軸方向となる。そのため、
前記マグネットトルクＴｍを示す（２）式は下式とな
る。
【００３１】 Ｔｍ’＝ Ｐn Φa Ｉｑ’ ＝ Ｐn Φa Ｉｃｏｎ（θ−２α） ・・・・・ （２）’ このとき、前記したようにリラクタンストルクＴｒは、
磁束Φａ’によらないため、リラクタンストルクＴｒを
示す（３）式は変化しない。
磁束Φａ’によらないため、リラクタンストルクＴｒを
示す（３）式は変化しない。
【００３２】この（２）’式及び（３）式に基づき、マ
グネットトルクＴｍ’，リラクタンストルクＴｒ及びそ
れらを加算した合成トルクＴ’を前記電流位相差角θを
パラメータとして図示すると図５のようになる。
グネットトルクＴｍ’，リラクタンストルクＴｒ及びそ
れらを加算した合成トルクＴ’を前記電流位相差角θを
パラメータとして図示すると図５のようになる。
【００３３】同図５に示すように、マグネットトルクＴ
ｍ’を示す線図は、従来のマグネットトルクＴｍを示す
線図（図１３）を２α°（３０°）だけ同図５において
右側にシフトさせたものとなり、マグネットトルクＴ
ｍ’が最大値Ｍmax をとるのは、前記電流位相差角θが
同２α°のところとなる。従って、マグネットトルクＴ
ｍ’が最大値Ｍmax をとる電流位相差角θとリラクタン
ストルクＴｒが最大値Ｒmax をとる電流位相差角θとの
位相差が１５°（４５°−３０°）となり、従来の同位
相差４５°より位相差が狭まる。そして、電流位相差角
θが（３０°〜４５°）の間で、合成トルクＴ’は最大
値Ｔ’max となる。このとき、同合成トルクの最大値
Ｔ’max は従来の合成トルクＮの最大値Ｔmax より大き
くなる。
ｍ’を示す線図は、従来のマグネットトルクＴｍを示す
線図（図１３）を２α°（３０°）だけ同図５において
右側にシフトさせたものとなり、マグネットトルクＴ
ｍ’が最大値Ｍmax をとるのは、前記電流位相差角θが
同２α°のところとなる。従って、マグネットトルクＴ
ｍ’が最大値Ｍmax をとる電流位相差角θとリラクタン
ストルクＴｒが最大値Ｒmax をとる電流位相差角θとの
位相差が１５°（４５°−３０°）となり、従来の同位
相差４５°より位相差が狭まる。そして、電流位相差角
θが（３０°〜４５°）の間で、合成トルクＴ’は最大
値Ｔ’max となる。このとき、同合成トルクの最大値
Ｔ’max は従来の合成トルクＮの最大値Ｔmax より大き
くなる。
【００３４】そして、前記したように、インバータ等に
より電流位相差角θを合成トルクＴ’が最大値Ｔ’max
となる角度に制御すれば、常に合成トルクの最大値Ｔ'm
axで永久磁石モータを運転することができる。
より電流位相差角θを合成トルクＴ’が最大値Ｔ’max
となる角度に制御すれば、常に合成トルクの最大値Ｔ'm
axで永久磁石モータを運転することができる。
【００３５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば以下の効果が得られるようになる。 ・本実施の形態によれば、マグネットトルクＴｍ’とリ
ラクタンストルクＴｒとによる合成トルクＴ’の最大値
Ｔ’max を増加させることができる。すなわち、マグネ
ットトルクＴｍ’とリラクタンストルクＴｒとの利用効
率を向上させて永久磁石モータのトルク特性を高めるこ
とができる。しかもそれが、何らそのための機能部品を
別途設けることなく、単に回転子の鉄心外周部１４に貫
通孔１７を設けるという簡単な構成により可能となる。 （第２の実施の形態）本実施の形態においては、前記回
転子１の各鉄心外周部１４と固定子鉄心２１との間のギ
ャップ幅を変化させることによって、永久磁石５から固
定子鉄心２に向かう磁束を、鉄心外周部１４の中心より
回転子１の回転方向へ偏倚させて第１の実施の形態と同
様に合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増加させる場合
について説明する。なお、第１の実施の形態と同一の構
成については、同一符号を付しその説明を省略する。
ば以下の効果が得られるようになる。 ・本実施の形態によれば、マグネットトルクＴｍ’とリ
ラクタンストルクＴｒとによる合成トルクＴ’の最大値
Ｔ’max を増加させることができる。すなわち、マグネ
ットトルクＴｍ’とリラクタンストルクＴｒとの利用効
率を向上させて永久磁石モータのトルク特性を高めるこ
とができる。しかもそれが、何らそのための機能部品を
別途設けることなく、単に回転子の鉄心外周部１４に貫
通孔１７を設けるという簡単な構成により可能となる。 （第２の実施の形態）本実施の形態においては、前記回
転子１の各鉄心外周部１４と固定子鉄心２１との間のギ
ャップ幅を変化させることによって、永久磁石５から固
定子鉄心２に向かう磁束を、鉄心外周部１４の中心より
回転子１の回転方向へ偏倚させて第１の実施の形態と同
様に合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増加させる場合
について説明する。なお、第１の実施の形態と同一の構
成については、同一符号を付しその説明を省略する。
【００３６】図６に示すように、各永久磁石５からみ
て、回転子１の回転方向前方のギャップ６ａの幅を０．
３mm、同回転方向後方のギャップ６ｂの幅を最大０．６
mmとなるように鉄心外周部１４の一部を切削すると、ギ
ャップ幅の広いギャップ６ｂより狭いギャップ６ａの方
を磁束が通り易いため、永久磁石５から発生する磁束
は、同ギャップ６ａ側に偏倚する。このため、永久磁石
５から発生する磁束は、鉄心外周部１４の中心から回転
子１の回転方向に所定角度、例えば１５度だけ偏倚す
る。
て、回転子１の回転方向前方のギャップ６ａの幅を０．
３mm、同回転方向後方のギャップ６ｂの幅を最大０．６
mmとなるように鉄心外周部１４の一部を切削すると、ギ
ャップ幅の広いギャップ６ｂより狭いギャップ６ａの方
を磁束が通り易いため、永久磁石５から発生する磁束
は、同ギャップ６ａ側に偏倚する。このため、永久磁石
５から発生する磁束は、鉄心外周部１４の中心から回転
子１の回転方向に所定角度、例えば１５度だけ偏倚す
る。
【００３７】一方、回転子１及び固定子鉄心２１間のギ
ャップ６ｂの幅をギャップ６ａの幅より大きくしたこと
によりｄ軸及びｑ軸方向の磁気抵抗は大きくなるが、同
ｄ軸及びｑ軸方向の磁気抵抗の差、すなわちｄ軸インダ
クタンスＬd 及びｑ軸インダクタンスＬq の差（Ｌd −
Ｌq ）には変化がない。従って、リラクタンストルクＴ
ｒはギャップ幅の変化によって影響されない。
ャップ６ｂの幅をギャップ６ａの幅より大きくしたこと
によりｄ軸及びｑ軸方向の磁気抵抗は大きくなるが、同
ｄ軸及びｑ軸方向の磁気抵抗の差、すなわちｄ軸インダ
クタンスＬd 及びｑ軸インダクタンスＬq の差（Ｌd −
Ｌq ）には変化がない。従って、リラクタンストルクＴ
ｒはギャップ幅の変化によって影響されない。
【００３８】従って、本実施の形態によれば第１の実施
の形態と同様に以下の効果が得られるようになる。 ・本実施の形態によれば、永久磁石５から発生する磁束
の回転子１の回転方向への偏倚（α度）により、前記マ
グネットトルクＴｍ’とリラクタンストルクＴｒとによ
る合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増加させることが
できる。すなわち、マグネットトルクＴｍ’とリラクタ
ンストルクＴｒとの利用効率を向上させて永久磁石モー
タのトルク特性を高めることができる。しかもそれが、
何らそのための機能部品を別途設けることなく、単に回
転子１及び固定子鉄心２１間のギャップを変化させると
いう簡単な構成により可能となる。 （第３の実施の形態）本実施の形態においては、前記回
転子１に配設された永久磁石の磁化方向を回転子１の回
転方向に傾斜させることによって、永久磁石から固定子
鉄心２１に向かう磁束を、鉄心外周部１４の中心より回
転子１の回転方向へ偏倚させて第１の実施の形態と同様
に合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増加させる場合に
ついて説明する。また、永久磁石の磁化方向を傾斜させ
る同永久磁石の着磁方法についても説明する。なお、第
１の実施の形態と同一の構成については、同一符号を付
しその説明を省略する。
の形態と同様に以下の効果が得られるようになる。 ・本実施の形態によれば、永久磁石５から発生する磁束
の回転子１の回転方向への偏倚（α度）により、前記マ
グネットトルクＴｍ’とリラクタンストルクＴｒとによ
る合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増加させることが
できる。すなわち、マグネットトルクＴｍ’とリラクタ
ンストルクＴｒとの利用効率を向上させて永久磁石モー
タのトルク特性を高めることができる。しかもそれが、
何らそのための機能部品を別途設けることなく、単に回
転子１及び固定子鉄心２１間のギャップを変化させると
いう簡単な構成により可能となる。 （第３の実施の形態）本実施の形態においては、前記回
転子１に配設された永久磁石の磁化方向を回転子１の回
転方向に傾斜させることによって、永久磁石から固定子
鉄心２１に向かう磁束を、鉄心外周部１４の中心より回
転子１の回転方向へ偏倚させて第１の実施の形態と同様
に合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増加させる場合に
ついて説明する。また、永久磁石の磁化方向を傾斜させ
る同永久磁石の着磁方法についても説明する。なお、第
１の実施の形態と同一の構成については、同一符号を付
しその説明を省略する。
【００３９】図７に示すように、回転子１に配設された
永久磁石５１の磁化方向を回転子１の回転方向に対して
前方に傾斜させると、永久磁石５１から発生する磁束は
永久磁石５１の磁化方向に傾斜して発生するため、同磁
束は回転子１の回転方向に所定角度、例えば１５度だけ
偏倚する。
永久磁石５１の磁化方向を回転子１の回転方向に対して
前方に傾斜させると、永久磁石５１から発生する磁束は
永久磁石５１の磁化方向に傾斜して発生するため、同磁
束は回転子１の回転方向に所定角度、例えば１５度だけ
偏倚する。
【００４０】一方、永久磁石５１の磁化方向を変化させ
ても巻線による磁気回路の磁気抵抗が変化しないため、
すなわちインダクタンスが変化しないため、リラクタン
ストルクＴｒは、同磁化方向の変化によって影響されな
い。
ても巻線による磁気回路の磁気抵抗が変化しないため、
すなわちインダクタンスが変化しないため、リラクタン
ストルクＴｒは、同磁化方向の変化によって影響されな
い。
【００４１】従って、第１の実施の形態と同様に永久磁
石５１から発生する磁束の回転子１の回転方向への偏倚
により、前記マグネットトルクＴｍ’とリラクタンスト
ルクＴｒとによる合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増
加させることができる。すなわち、マグネットトルクＴ
ｍ’とリラクタンストルクＴｒとの利用効率を向上させ
て永久磁石モータのトルク特性を高めることができる。
しかもそれが、何らそのための機能部品を別途設けるこ
となく、単に永久磁石５１の磁化方向を変化させるとい
う簡単な構成により可能となる。
石５１から発生する磁束の回転子１の回転方向への偏倚
により、前記マグネットトルクＴｍ’とリラクタンスト
ルクＴｒとによる合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増
加させることができる。すなわち、マグネットトルクＴ
ｍ’とリラクタンストルクＴｒとの利用効率を向上させ
て永久磁石モータのトルク特性を高めることができる。
しかもそれが、何らそのための機能部品を別途設けるこ
となく、単に永久磁石５１の磁化方向を変化させるとい
う簡単な構成により可能となる。
【００４２】なお、図８に示すように、永久磁石５１
は、一般的に使用される磁化装置９において、等間隔に
配置された４個の着磁端子９１に対して、永久磁石５１
と着磁端子９１とが対向する位置から回転子１の回転方
向に対して前方にずらして回転子１を配置することによ
って得られる。例えば、回転子１の回転方向に対して前
方にα度ずらした場合、永久磁石５１の着磁方向は、回
転子の径方向から回転子１の回転方向に対して前方にα
度傾くことになる。
は、一般的に使用される磁化装置９において、等間隔に
配置された４個の着磁端子９１に対して、永久磁石５１
と着磁端子９１とが対向する位置から回転子１の回転方
向に対して前方にずらして回転子１を配置することによ
って得られる。例えば、回転子１の回転方向に対して前
方にα度ずらした場合、永久磁石５１の着磁方向は、回
転子の径方向から回転子１の回転方向に対して前方にα
度傾くことになる。
【００４３】このとき、回転子１には、永久磁石５１と
着磁端子９１とが対向しようとする方向に力が発生し、
出力軸３だけでは、その力に対して回転子１を固定する
ことが困難であるため、回転子１の各鉄心外周部１４に
透設した孔１９にジグ（図示略）を挿入し、そのジグを
固定することによって、回転子１を固定している。その
後、鉄等の透磁率の高い材料をその孔１９に充填するこ
とによって、着磁方向が傾斜した永久磁石５１を有する
回転子１を得ることができる。
着磁端子９１とが対向しようとする方向に力が発生し、
出力軸３だけでは、その力に対して回転子１を固定する
ことが困難であるため、回転子１の各鉄心外周部１４に
透設した孔１９にジグ（図示略）を挿入し、そのジグを
固定することによって、回転子１を固定している。その
後、鉄等の透磁率の高い材料をその孔１９に充填するこ
とによって、着磁方向が傾斜した永久磁石５１を有する
回転子１を得ることができる。
【００４４】（第４の実施の形態）本実施の形態におい
ては、回転子１に対して永久磁石を偏倚させて配置し、
同永久磁石から固定子鉄心２１に向かう磁束を、鉄心外
周部１４の中心より回転子１の回転方向へ偏倚させて第
１の実施の形態と同様に合成トルクＴ’の最大値Ｔ’ma
x を増加させる場合について説明する。なお、第１の実
施の形態と同一の構成については、同一符号を付しその
説明を省略する。
ては、回転子１に対して永久磁石を偏倚させて配置し、
同永久磁石から固定子鉄心２１に向かう磁束を、鉄心外
周部１４の中心より回転子１の回転方向へ偏倚させて第
１の実施の形態と同様に合成トルクＴ’の最大値Ｔ’ma
x を増加させる場合について説明する。なお、第１の実
施の形態と同一の構成については、同一符号を付しその
説明を省略する。
【００４５】図９に示すように、回転子１にその磁化方
向が傾斜していない４対の永久磁石５２、５３を、回転
子の出力軸３側から固定子２側に向かって両永久磁石５
２、５３の間隔が広くなるようにＶ字状に偏倚させて配
置する。各対となる両永久磁石５２、５３のうち一方の
永久磁石５２は、他方の永久磁石５３より長く形成され
ている。これにより、永久磁石５２、５３から発生する
磁束による合成磁束は、永久磁石５２が配置されている
側、即ち、回転子１の回転方向に対して前方に所定角
度、例えば１５度だけ偏倚する。
向が傾斜していない４対の永久磁石５２、５３を、回転
子の出力軸３側から固定子２側に向かって両永久磁石５
２、５３の間隔が広くなるようにＶ字状に偏倚させて配
置する。各対となる両永久磁石５２、５３のうち一方の
永久磁石５２は、他方の永久磁石５３より長く形成され
ている。これにより、永久磁石５２、５３から発生する
磁束による合成磁束は、永久磁石５２が配置されている
側、即ち、回転子１の回転方向に対して前方に所定角
度、例えば１５度だけ偏倚する。
【００４６】一方、このように偏倚させた永久磁石５
２、５３の配置により、ｄ軸インダクタンスＬd 及びｑ
軸インダクタンスＬq の差（Ｌd −Ｌq ）に大きな変化
は生じない。従って、リラクタンストルクＴｒも大きく
変化しない。
２、５３の配置により、ｄ軸インダクタンスＬd 及びｑ
軸インダクタンスＬq の差（Ｌd −Ｌq ）に大きな変化
は生じない。従って、リラクタンストルクＴｒも大きく
変化しない。
【００４７】従って、第１の実施の形態と同様に永久磁
石５２、５３から発生する磁束（合成）の回転子１の回
転方向への偏倚により、前記マグネットトルクＴｍ’と
リラクタンストルクＴｒとによる合成トルクＴ’の最大
値Ｔ’max を増加させることができる。すなわち、マグ
ネットトルクＴｍ’とリラクタンストルクＴｒとの利用
効率を向上させて永久磁石モータのトルク特性を高める
ことができる。
石５２、５３から発生する磁束（合成）の回転子１の回
転方向への偏倚により、前記マグネットトルクＴｍ’と
リラクタンストルクＴｒとによる合成トルクＴ’の最大
値Ｔ’max を増加させることができる。すなわち、マグ
ネットトルクＴｍ’とリラクタンストルクＴｒとの利用
効率を向上させて永久磁石モータのトルク特性を高める
ことができる。
【００４８】なお、上記各実施の形態は次のように変更
して具体化することも可能である。 ・前記第１の実施の形態においては、貫通孔１７は一定
の傾斜角で傾斜している例を示したがこれに限定され
ず、同傾斜角を一定とせず、例えば貫通孔１７の回転子
径方向の所定中間位置からは回転子回転方向の前方によ
り傾斜させるものとしてもよい。また、貫通孔１７の幅
０．３mmもこれに限定されず、所定要求トルク応じて変
化させればよい。
して具体化することも可能である。 ・前記第１の実施の形態においては、貫通孔１７は一定
の傾斜角で傾斜している例を示したがこれに限定され
ず、同傾斜角を一定とせず、例えば貫通孔１７の回転子
径方向の所定中間位置からは回転子回転方向の前方によ
り傾斜させるものとしてもよい。また、貫通孔１７の幅
０．３mmもこれに限定されず、所定要求トルク応じて変
化させればよい。
【００４９】・前記第２の実施の形態においては、回転
子１と固定子鉄心２１との間のギャップ幅の構成例とし
て、回転子１の回転方向前方のギャップ６ａの幅を０．
３mm、同回転方向後方のギャップ６ｂの幅を最大０．６
mmとなるように鉄心外周部１４の一部を切削する例を示
したがこれに限定されない。例えば、ギャップ６ａの幅
を０．２５mm、ギャップ６ｂの幅を最大０．７mmとして
もよい。また、ギャップ６ａ及びギャップ６ｂの回転子
円周方向の長さを各々異なるように、例えばギャップ６
ａの同円周方向の長さをギャップ６ｂの同円周方向の長
さより短くなるように構成してもよい。また、異なるギ
ャップ幅を構成する例をとして鉄心外周部１４の一部を
切削する例を示したが、同鉄心外周部１４の円形断面の
一部を半径外側に膨らます構成としてもよい。さらに、
鉄心外周部１４の切削部を同切削部と同一形状の低透磁
率材料で補てんし、回転子１の形状を円柱状に戻す構成
としてもよい。
子１と固定子鉄心２１との間のギャップ幅の構成例とし
て、回転子１の回転方向前方のギャップ６ａの幅を０．
３mm、同回転方向後方のギャップ６ｂの幅を最大０．６
mmとなるように鉄心外周部１４の一部を切削する例を示
したがこれに限定されない。例えば、ギャップ６ａの幅
を０．２５mm、ギャップ６ｂの幅を最大０．７mmとして
もよい。また、ギャップ６ａ及びギャップ６ｂの回転子
円周方向の長さを各々異なるように、例えばギャップ６
ａの同円周方向の長さをギャップ６ｂの同円周方向の長
さより短くなるように構成してもよい。また、異なるギ
ャップ幅を構成する例をとして鉄心外周部１４の一部を
切削する例を示したが、同鉄心外周部１４の円形断面の
一部を半径外側に膨らます構成としてもよい。さらに、
鉄心外周部１４の切削部を同切削部と同一形状の低透磁
率材料で補てんし、回転子１の形状を円柱状に戻す構成
としてもよい。
【００５０】・前記第３の実施の形態においては、各極
を一個の永久磁石５１により構成する例を示したが、図
１０及び図１１に示すように、各極を二個の永久磁石に
より構成し、各々所定の方向に磁化方向を傾斜させた構
成としてもよい。なお、各極を構成する永久磁石は三個
以上であってもよい。
を一個の永久磁石５１により構成する例を示したが、図
１０及び図１１に示すように、各極を二個の永久磁石に
より構成し、各々所定の方向に磁化方向を傾斜させた構
成としてもよい。なお、各極を構成する永久磁石は三個
以上であってもよい。
【００５１】・前記第４の実施の形態においては、各極
をその磁化方向が傾斜していない二個の永久磁石５２、
５３により構成する例を示したが、同永久磁石５２、５
３の磁化方向を傾斜させた構成としてもよい。また、各
極を、回転子１に対し偏倚して配置される一個の永久磁
石により構成してもよい。さらに、永久磁石５２、５３
の形状を同一とし、各々その磁化方向を傾斜させず永久
磁石５２の磁化強度を永久磁石５３より強くするような
構成としてもよいし、また前記図１１に示すように、磁
化方向を傾斜させた構成としてもよい。
をその磁化方向が傾斜していない二個の永久磁石５２、
５３により構成する例を示したが、同永久磁石５２、５
３の磁化方向を傾斜させた構成としてもよい。また、各
極を、回転子１に対し偏倚して配置される一個の永久磁
石により構成してもよい。さらに、永久磁石５２、５３
の形状を同一とし、各々その磁化方向を傾斜させず永久
磁石５２の磁化強度を永久磁石５３より強くするような
構成としてもよいし、また前記図１１に示すように、磁
化方向を傾斜させた構成としてもよい。
【００５２】・前記各実施の形態においては、マグネッ
トトルクＴｍ' が最大値Ｍmax をとる電流位相差角θを
３０°（偏倚角α＝１５度）とする例を示したがこれに
限定されず、好ましくは４５°とすればよい。この場
合、マグネットトルクＴｍ' が最大値Ｍmax をとる電流
位相差角θと、リラクタンストルクＴｒが最大値Ｒmax
をとる電流位相差角θとが一致し、合成トルクＴ’の最
大値Ｔ’max が最大となる。
トトルクＴｍ' が最大値Ｍmax をとる電流位相差角θを
３０°（偏倚角α＝１５度）とする例を示したがこれに
限定されず、好ましくは４５°とすればよい。この場
合、マグネットトルクＴｍ' が最大値Ｍmax をとる電流
位相差角θと、リラクタンストルクＴｒが最大値Ｒmax
をとる電流位相差角θとが一致し、合成トルクＴ’の最
大値Ｔ’max が最大となる。
【００５３】・前記各実施の形態においては、回転子１
は４極構成としたがこれに限定されず、回転子１は２極
構成あるいは６極構成であってもよい。その他、前記実
施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想につい
て、以下にその効果とともに記載する。
は４極構成としたがこれに限定されず、回転子１は２極
構成あるいは６極構成であってもよい。その他、前記実
施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想につい
て、以下にその効果とともに記載する。
【００５４】（１） 前記回転子外周面の切削部が同切
削部と同一形状の低透磁率材料にて補てんされた回転子
により構成される請求項５記載の永久磁石モータ。 この構成においては、回転子の形状が円柱状となるた
め、回転子の回転特性を損なうことなく、例えば同回転
子の回転時の空気抵抗を増すことなく、同永久磁石モー
タのトルク特性を高めることができる。
削部と同一形状の低透磁率材料にて補てんされた回転子
により構成される請求項５記載の永久磁石モータ。 この構成においては、回転子の形状が円柱状となるた
め、回転子の回転特性を損なうことなく、例えば同回転
子の回転時の空気抵抗を増すことなく、同永久磁石モー
タのトルク特性を高めることができる。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、永久磁石から固定子に
向かう磁束を回転子の回転方向へ偏倚させることによ
り、マグネットトルクとリラクタンストルクとの利用効
率を向上させ永久磁石モータのトルク特性を高めること
ができる。しかも、磁束の偏倚手段が、回転子に貫通孔
を設けること，回転子及び固定子間のギャップ幅を変化
させること，永久磁石の磁化方向を変化させること，永
久磁石の配置を偏倚させることにより行われるため、磁
束の偏倚のための機能部品を別途設ける必要がない。す
なわち、本発明によれば、永久磁石モータの構造を複雑
化することなく容易にそのトルク特性を高めることがで
きる。
向かう磁束を回転子の回転方向へ偏倚させることによ
り、マグネットトルクとリラクタンストルクとの利用効
率を向上させ永久磁石モータのトルク特性を高めること
ができる。しかも、磁束の偏倚手段が、回転子に貫通孔
を設けること，回転子及び固定子間のギャップ幅を変化
させること，永久磁石の磁化方向を変化させること，永
久磁石の配置を偏倚させることにより行われるため、磁
束の偏倚のための機能部品を別途設ける必要がない。す
なわち、本発明によれば、永久磁石モータの構造を複雑
化することなく容易にそのトルク特性を高めることがで
きる。
【００５６】また、永久磁石の磁化方向を傾斜させる着
磁が好適に行われる。
磁が好適に行われる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態における永久磁石
モータの構造を表す断面図である。
モータの構造を表す断面図である。
【図２】 図１の永久磁石モータの構造を表す斜視図で
ある。
ある。
【図３】 図１において、永久磁石から発生する磁束の
分布を表す図である。
分布を表す図である。
【図４】 ｄ−ｑ座標上での巻線電流のベクトル図であ
る。
る。
【図５】 マグネットトルク、リラクタンストルク及び
合成トルクと電流位相差角との関係を示すグラフであ
る。
合成トルクと電流位相差角との関係を示すグラフであ
る。
【図６】 本発明の第２の実施の形態における永久磁石
モータの回転子構造を表す断面図である。
モータの回転子構造を表す断面図である。
【図７】 本発明の第３の実施の形態における永久磁石
モータの回転子構造を表す断面図である。
モータの回転子構造を表す断面図である。
【図８】 図７で示した永久磁石モータの回転子に配置
された永久磁石の磁化方法を示す断面図である。
された永久磁石の磁化方法を示す断面図である。
【図９】 本発明の第４の実施の形態における永久磁石
モータの回転子構造を表す断面図である。
モータの回転子構造を表す断面図である。
【図１０】 本発明のその他の実施の形態における永久
磁石モータの回転子構造を表す断面図である。
磁石モータの回転子構造を表す断面図である。
【図１１】 同じくその他の実施の形態における永久磁
石モータの回転子構造を表す断面図である。
石モータの回転子構造を表す断面図である。
【図１２】 従来のｄ−ｑ座標上での巻線電流のベクト
ル図である。
ル図である。
【図１３】 従来のマグネットトルク、リラクタンスト
ルク及び合成トルクと電流位相差角との関係を示すグラ
フである。
ルク及び合成トルクと電流位相差角との関係を示すグラ
フである。
１：回転子 ２：固定子 ３：出力軸 ５：永久磁石 １１：鉄心中央部 １４：鉄心外周部 １６：空隙（第１の貫通孔） １７：貫通孔（第２の貫通孔） ２１：固定子鉄心 ２２（２２ａ，２２ｂ）：Ｕ相スロット ２３（２３ａ，２３ｂ）：Ｖ相スロット ２４（２４ａ，２４ｂ）：Ｗ相スロット ３２（３２ａ，３２ｂ）：Ｕ相巻線 ３３（３３ａ，３３ｂ）：Ｖ相巻線 ３４（３４ａ，３４ｂ）：Ｗ相巻線
Claims (10)
- 【請求項１】固定子の中央部に形成された空間に回転子
を回転可能に収容し、前記固定子には前記回転子を囲繞
する複数位置に複数相の巻線が配設される一方、前記回
転子には鉄心中心部とそれを囲繞する鉄心外周部との間
に永久磁石が配設された永久磁石モータにおいて、 前記回転子は、前記永久磁石から前記固定子に向かう磁
束を同回転子の回転方向へ偏倚させる偏倚手段を有して
構成されることを特徴とする永久磁石モータ。 - 【請求項２】前記永久磁石は、前記回転子の鉄心中心部
と鉄心外周部との間にあって同回転子の回転軸方向に貫
通するスリット状の第１の貫通孔からなる低透磁率部に
配設され、 前記偏倚手段は、前記永久磁石及び前記固定子間に設け
られるとともに同じく前記回転子の回転軸方向に貫通し
てその固定子側端部が同回転子の回転方向に対し前方に
傾きを持つスリット状の第２の貫通孔から構成される請
求項１記載の永久磁石モータ。 - 【請求項３】前記第２の貫通孔のスリット幅が前記第１
の貫通孔のスリット幅よりも狭い請求項２記載の永久磁
石モータ。 - 【請求項４】前記偏倚手段は、前記回転子と前記固定子
との間のギャップ幅について、前記永久磁石の回転子回
転方向前方のギャップ幅を第１のギャップ幅、同永久磁
石の回転子回転方向後方のギャップ幅を第２のギャップ
幅とするとき、 第１のギャップ幅 ＜ 第２のギャップ幅 なる異なるギャップ幅をもって構成される請求項１記載
の永久磁石モータ。 - 【請求項５】前記回転子は、前記第２のギャップ幅を確
保すべくその対応する外周面がその回転軸方向に沿って
削り取られた偏平部を有して構成される請求項４記載の
永久磁石モータ。 - 【請求項６】前記偏倚手段は、前記回転子に対する前記
永久磁石の偏倚した配設をもって構成される請求項１記
載の永久磁石モータ。 - 【請求項７】前記回転子の各磁極は各々形状の異なる二
個の永久磁石によって形成され、それら各磁極を形成す
る二個の永久磁石が前記固定子側に向かって開いたＶ字
状を成すように偏倚して配設される請求項６記載の永久
磁石モータ。 - 【請求項８】前記偏倚手段は、前記回転子のＮ極を形成
する永久磁石にあっては同回転子の回転方向前方に傾斜
し、前記回転子のＳ極を形成する永久磁石にあっては同
回転子の回転方向後方に傾斜する磁化方向の偏倚をもっ
て構成される請求項１記載の永久磁石モータ。 - 【請求項９】固定子の中央部に形成された空間に回転子
を回転可能に収容し、前記固定子には前記回転子を囲繞
する複数位置に複数相の巻線が配設される一方、前記回
転子には鉄心中心部とそれを囲繞する鉄心外周部との間
に永久磁石が配設される永久磁石モータの、前記永久磁
石に着磁を行う方法であって、 前記回転子のＮ極を形成する永久磁石についてはその磁
化方向が同回転子の回転方向前方に傾斜するように着磁
し、前記回転子のＳ極を形成する永久磁石についてはそ
の磁化方向が同回転子の回転方向後方に傾斜するように
着磁することを特徴とする永久磁石モータの着磁方法。 - 【請求項１０】前記回転子の鉄心外周部に同回転子の回
転軸方向に貫通する貫通孔を設ける工程と、 前記永久磁石への着磁時、該貫通孔に回転子固定治具を
挿入して同治具を前記回転子の外部で固定する工程と、 前記永久磁石への着磁後、前記回転子固定治具を前記貫
通孔から離脱せしめるとともに、同貫通孔を高透磁率材
料にて充填する工程と、 を備える請求項９記載の永久磁石モータの着磁方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10004013A JPH11206046A (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 永久磁石モータ及びその着磁方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10004013A JPH11206046A (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 永久磁石モータ及びその着磁方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11206046A true JPH11206046A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11573098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10004013A Pending JPH11206046A (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 永久磁石モータ及びその着磁方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11206046A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009060544A1 (ja) * | 2007-11-09 | 2009-05-14 | Isa, Takeshi | 交流電圧出力巻線を備えた一方向通電形ブラシレスｄｃモータ、及び、モータシステム |
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-
1998
- 1998-01-12 JP JP10004013A patent/JPH11206046A/ja active Pending
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