JPH1189145A - 永久磁石形モータ - Google Patents

永久磁石形モータ

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JPH1189145A
JPH1189145A JP9262741A JP26274197A JPH1189145A JP H1189145 A JPH1189145 A JP H1189145A JP 9262741 A JP9262741 A JP 9262741A JP 26274197 A JP26274197 A JP 26274197A JP H1189145 A JPH1189145 A JP H1189145A
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JP
Japan
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core
permanent magnet
hole
holes
motor
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JP9262741A
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English (en)
Inventor
Kenji Narita
憲治 成田
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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  • Brushless Motors (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石形モータのリラクタンストルクを大
きくしてモータの効率向上を図る。 【解決手段】 インナーロータ型の永久磁石形モータに
おいて、極数に合わせ、かつ各磁極の永久磁石11,1
2を複数個で埋設した第1のコア13と、永久磁石1
1,12に対抗する箇所に孔14,15を形成するとと
もに、各磁極毎にコア10の外径側に沿って孔16を形
成した第2のコア17とをd,q軸に合わせて重ねてロ
ータコア10を構成する。第1のコア13は2つの永久
磁石11,12を磁極間の中心線寄りに、かつq軸に対
してハの字に形に埋設している。第2のコア17は永久
磁石11,12の孔に包含されるフラックスバリア用の
孔14,15と、磁極毎にフラックスバリア用の孔1
4,15からはずれ、かつロータコア10の外径側に位
置するリラクタンス調整用の孔16とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はコンプレッサ等に
用いるインナーロータ型の永久磁石形モータに係り、特
に詳しくはモータのリラクタンストルクを有効利用して
高効率化を図る永久磁石形モータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の永久磁石形モータのインナーロ
ータ構成はロータコアに永久磁石を埋設しており、例え
ば図5や図6に示すものが提案されている。図5に示す
ように、24スロットのステータコア1内のロータコア
2には、当該永久磁石形モータの極数(4極)分だけ板
状の永久磁石3が外径に沿って円周方向に配置され、か
つそれら隣接する永久磁石3の間に磁束の短絡、漏洩を
防止するためのフラックスバリア4が形成されている。
なお、5は中心孔(シャフト用の孔)である。
【0003】ここで、永久磁石3による空隙部(ステー
タコア1の歯と永久磁石3との間)の磁束分布が正弦波
状になっているものとすると、永久磁石形モータのトル
クTはT=Pn{Φa・Ia・cosβ−0.5(Ld
−Lq)・I・sin2β}で表される。なお、Tは
出力トルク、Φaはd,q座標軸上の永久磁石による電
機子鎖交磁束、Ld,Lqはd,q軸インダクタンス、
Iaはd,q座標軸上の電機子電流の振幅、βはd,q
座標軸上の電機子電流のq軸からの進み角、Pnは極対
数である。
【0004】前記数式において、第1項は永久磁石3に
よるマグネットトルクであり、第2の2項はd軸インダ
クタンスとg軸インダクタンスとの差によって生じるリ
ラクタンストルクである。詳しくは、T.IEE Ja
pan,Vol.117―D,No7,1997の論文
を参照されたい。また、図6に示すロータコア2は図5
に示す永久磁石3と異なる形状の永久磁石6を有する構
成になっているが、前記数式の適用は明らかである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記永
久磁石形モータにおいては、d軸の磁路に透磁率の小さ
い永久磁石3,4がほぼ直角に介在するため、d軸イン
ダクタンスLdがもともと小さく、q軸の磁路に比べて
比較的大きい永久磁石3,4が磁路に沿って埋込まれて
いることから、q軸インダクタンスLqはLdと大差な
い。このように、q軸インダクタンスLqが小さいこと
から、前記数式におけるパラメータの(Ld−Lq)の
値が小さくなり、したがってリラクタンストルクが小さ
いという欠点がある。
【0006】この発明は前記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的はq軸インダクタンスを大きくし、ひい
てはリラクタンストルクを大きくし、モータの効率向上
を図ることができるようにした永久磁石形モータを提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明はロータコアを内部に有する永久磁石形モ
ータにおいて、前記ロータコアを、前記永久磁石形モー
タの極数に合わせて永久磁石を収納し、かつ各磁極の永
久磁石を複数で構成したコアと、前記永久磁石を有せ
ず、かつフラックスバリア用の孔およびリラクタンス調
整用の孔のみを有するコアとで構成したことを特徴とし
ている。
【0008】この発明はステータコア内に磁石埋込型界
磁鉄心(ロータコア)を配置してなる永久磁石形モータ
において、前記永久磁石形モータの極数に合わせ、かつ
各磁極の永久磁石を複数個で埋設した第1のコアと、前
記永久磁石に対抗する箇所に孔を形成するとともに、各
磁極毎に前記ロータコアの外径側に沿って孔を形成した
第2のコアとをd,q軸に合わせて重ねて前記ロータコ
アとしたことを特徴としている。
【0009】この場合、前記第1のコアは前記永久磁石
を磁極間の中心線寄りに、かつq軸に対してハの字形に
埋設し、かつ2P個(P;正の整数)の永久磁石によっ
てP極の磁極を形成し、前記第2のコアの孔は前記永久
磁石の孔に包含されるフラックスバリア用のものおよび
同フラックスバリア用の孔からはずれた位置のリラクタ
ンス調整用のものとするとよい。また、前記第2のコア
のフラックスバリア用の孔は、前記永久磁石を埋設する
孔と平行で、かつコアの外径側に寄せるとよい。
【0010】さらに、前記第1のコアにおいては前記永
久磁石の形状孔および中心孔、前記第2のコアにおいて
は前記孔および中心孔を含めて電磁鋼板をプレスによっ
て打ち抜き、該打ち抜いた電磁鋼板を積層して前記第1
および第2のコアを一体とする一方、該第1のコアに前
記永久磁石を埋設、着磁するとよい。さらにまた、前記
コアをロータコアとして組み込んでDCブラシレスモー
タととよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
1ないし図4を参照して詳しく説明する。この発明の永
久磁石形モータは、永久磁石を有するコアと同永久磁石
を有しないコアとによりインナーコアを構成すれば、つ
まりマグネットトルクを発生するコアとリラクタンスト
ルクを大きくするコアとでインナーコアを構成すれば、
高効率のモータを得ることが可能であることに着目にし
たものである。
【0012】そのため、図1ないし図3に示すように、
この永久磁石形モータのロータコア10は、各磁極毎に
2つの永久磁石11,12を埋設する孔を有する第1の
コア(鉄心)13と、永久磁石を有せず、フラックスバ
リア用の孔14,15およびリラクタンス調整用の孔1
6のみを有する第2のコア(鉄心)17とを重ねて合わ
せたものである。なお、18は中心孔(シャフト用の
孔)である。また、第1のコア13はロータコア10の
半分以上、つまり後述する積層した長さ(全積層長)の
半分以上とする。
【0013】第1のコア13の永久磁石11,12は、
断面長方形状で磁極間の中心線a寄りに、かつ所定角度
で配置され、つまりq軸に対してハの字形に埋設され
る。第2のコア17に形成する孔14,15は永久磁石
11,12に相対し(平行に形成し)、かつ永久磁石1
1,12より多少小さい形(細長い形)になっている。
つまり、図4の実線および波線に示すように、第1のコ
ア13と第2のコア17を重ね合わせ、かつd軸および
q軸を合わせて重ねるが、フラックスバリア用の孔1
4,15が永久磁石の形状に包含される。また、リラク
タンス調整用の孔16は、各磁極毎にフラックスバリア
用の孔14,15より外径側に沿い、永久磁石11,1
2に対向しない位置にあり、長細い形(例えば逆円弧状
の形)をしている。
【0014】なお、各磁極の永久磁石は2つであるが、
それ以上であってもよい。この場合、永久磁石に合わせ
てフラックスバリア用の孔の数を決めるとよい。また、
永久磁石11は8つであるが、2P個(P;正の整数)
の永久磁石を配置してP極の磁極を形成してもよく、こ
の場合、永久磁石に合わせてフラックスバリア用の孔の
数と、リラクタンス調整用の孔の数を決め、またステー
タコアの巻線もそのP極の磁極に合わせて施すことにな
る。
【0015】図4に示すロータ構成図を参照してインダ
クタンスについて説明する。なお、24スロットのステ
ータコア19には三相(U相、V相およびW相)の電機
子巻線が施されているが、スロット数や電機子巻線が異
なっていてもよい。また、ステータコア19において、
例えば外径側の巻線をU相、内径側の巻線をW相、その
中間の巻線をV相としている。第1のコア13において
は、永久磁石11,12の占める面積が大きいことから
(図4の波線;図2参照)、マグネットトルクを最大限
にまで大きくすることができるが、q軸インダクタンス
が小さく、つまり従来同様にリラクンストルクが小さく
なる。
【0016】第2のコア17においては、リラクタンス
調整用の孔16およびフラックスバリア用の孔14,1
5により、q軸インダクタンスLqを大きくし、d軸イ
ンダクタンスLdを小さくし、リラクタンストルクのみ
を発生させるとともに、インダクタンスの差(Lq−L
d)を大きく、ひいてはリラクタンストルクを大きくす
る。また、第2のコア17の孔14,15を永久磁石1
1,12に平行としていることから、フラックスバリア
効果が有効に発揮され、さらにその孔14、15をロー
タの外径側に寄せることにより、インダクタンスの差
(Lq−Ld)がより大きくなる。
【0017】このように、主としてマグネットトルクを
第1のコア13で発生し、リラクタンストルクのみを第
2のコア17で発生している。したがって、第1のコア
13ではリラクタンストルクを考慮せず、マグネットト
ルクが極力大きくなるように永久磁石11,12の大き
さを決めることができ、また第2のコア17ではリラク
タンストルクが最大になるように孔14,15,16を
決めることができ、マグネットトルクおよびリラクタン
ストルクが大きくなり、効率の高いモータを得ることが
できる。また、永久磁石11,12の大きさ、孔14,
15、16の大きさにより、所望のマグネットトルクお
よびリラクタンストルクを得ることができ、つまり適応
的モータトルクのモータを得ることができる。
【0018】ところで、ロータコア10にあっては、電
磁鋼板をプレスで打ち抜き積層して第1および第2のコ
ア13,17を一体とする一方、第1のコア13に永久
磁石11,2を埋設して着磁する。そのプレスの際に、
前記永久磁石11,12の形状孔および中心孔(シャフ
ト用の孔)18を打ち抜けばよく、また前記フラックス
バリア用の孔14,15、リラクタンス調整用の孔16
および中心孔18を打ち抜けばよいことから、製造能率
を落とすことはなく、つまりコスト的には従来と変わら
ず、コストアップにならずに済む。また、前述により形
成されるロータコアを組み込んでDCブラシレスモータ
とし、空気調和機の圧縮機モータ等として利用すれば、
コストをアップすることなく、空気調和機の性能アップ
(運転効率の上昇、振動や騒音の低下)を図ることがで
きる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、この永久磁石形モ
ータの請求項1記載の発明によると、ロータコアを、永
久磁石形モータの極数に合わせて永久磁石を収納し、か
つ各磁極の永久磁石を複数で構成したコアと、永久磁石
を有せず、かつフラックスバリア用の孔およびリラクタ
ンス調整用の孔のみを有するコアとで構成したので、リ
ラクタンストルクを大きくすることができ、モータの効
率向上を図ることができるという効果がある。
【0020】請求項2記載の発明によると、ステータコ
ア内に磁石埋込型界磁鉄心(ロータコア)を配置してな
る永久磁石形モータにおいて、永久磁石形モータの極数
に合わせ、かつ各磁極の永久磁石を複数個で埋設した第
1のコアと、永久磁石に対抗する箇所に孔を形成すると
ともに、各磁極毎にロータコアの外径側に沿って孔を形
成した第2のコアとをd,q軸に合わせて重ねて前記ロ
ータコアとしたので、q軸インダクタンスを大きく、d
軸インダクタンスを小さくすることができ、ひいてリラ
クタンストルクを大きくすることができる。また、マグ
ネットトルクを大きくすることができ、結果高効率のモ
ータを得ることができるという効果がある。
【0021】請求項3記載の発明によると、請求項2に
おいて第1のコアは永久磁石を磁極間の中心線寄りに、
かつq軸に対してハの字形に埋設し、かつ2P個(P;
正の整数)の永久磁石によってP極の磁極を形成し、前
記第2のコアの孔は前記永久磁石の孔に包含されるフラ
ックスバリア用のものおよび同フラックスバリア用の孔
からはずれた位置のリラクタンス調整用のものであるの
で、請求項2の効果に加え、リラクタンストルクを調整
することができるとともに、マグネットトルクを最大限
発生させることができるという効果がある。
【0022】請求項4記載の発明によると、請求項2ま
たは3において第2のコアのフラックスバリア用の孔は
永久磁石を埋設する孔と平行で、かつコアの外径側に寄
せてあるので、請求項2または3の効果に加え、フラッ
クスバリア効果が有効になり、またインダクタンスに差
がつくことから、より高効率のモータを得ることができ
るという効果がある。
【0023】請求項5記載の発明によると、請求項2ま
たは3の第1のコアにおいては前記永久磁石の形状孔お
よび中心孔、第2のコアにおいては孔および中心孔を含
めて電磁鋼板をプレスによって打ち抜き、該打ち抜いた
電磁鋼板を積層して第1および第2のコアを一体とする
一方、第1のコアに前記永久磁石を埋設、着磁したの
で、製造コストのアップを避けることができ、つまりコ
スト的には従来と変わらないという効果がある。
【0024】請求項6記載の発明によると、請求項1,
2,3,4または5においてコアをロータコアとして組
み込んでDCブラシレスモータとしたので、請求項1,
2,3,4または5の効果に加え、例えば空気調和機の
圧縮機モータ等として利用すれば、コストをアップする
ことなく、空気調和機の性能アップを図ることができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示す永久磁石形モー
タのインナーロータの概略的縦断面図。
【図2】図1に示すインナーロータの概略的部分平面
図。
【図3】図1に示すインナーロータの概略的部分平面
図。
【図4】図1に示すインナーロータを有する永久磁石モ
ータの概略的平面図。
【図5】従来の永久磁石形モータロータの概略的平面
図。
【図6】従来の永久磁石形モータロータの概略的平面
図。
【符号の説明】
10 ロータコア(磁石埋込型界磁鉄心) 11,12 永久磁石 13 第1のコア 14,15 孔(フラックスバリア用) 16 孔(リラクタンス調整用) 17 第2のコア 18 中心孔(シャフト用) 19 ステータコア
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02K 29/00 H02K 29/00 Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータコアを内部に有する永久磁石形モ
    ータにおいて、前記ロータコアを、前記永久磁石形モー
    タの極数に合わせて永久磁石を収納し、かつ各磁極の永
    久磁石を複数で構成したコアと、前記永久磁石を有せ
    ず、かつフラックスバリア用の孔およびリラクタンス調
    整用の孔のみを有するコアとで構成したことを特徴とす
    る永久磁石形モータ。
  2. 【請求項2】 ステータコア内に磁石埋込型界磁鉄心
    (ロータコア)を配置してなる永久磁石形モータにおい
    て、前記永久磁石形モータの極数に合わせ、かつ各磁極
    の永久磁石を複数個で埋設した第1のコアと、前記永久
    磁石に対抗する箇所に孔を形成するとともに、各磁極毎
    に前記ロータコアの外径側に沿って孔を形成した第2の
    コアとをd,q軸に合わせて重ねて前記ロータコアとし
    たことを特徴とする永久磁石形モータ。
  3. 【請求項3】 前記第1のコアは前記永久磁石を磁極間
    の中心線寄りに、かつq軸に対してハの字形に埋設し、
    かつ2P個(P;正の整数)の永久磁石によってP極の
    磁極を形成し、前記第2のコアの孔は前記永久磁石の孔
    に包含されるフラックスバリア用のものおよび同フラッ
    クスバリア用の孔からはずれた位置のリラクタンス調整
    用のものである請求項2記載の磁石形モータ。
  4. 【請求項4】 前記第2のコアのフラックスバリア用の
    孔は、前記永久磁石を埋設する孔と平行で、かつコアの
    外径側に寄せるようにした請求項2または3記載の永久
    磁石形モータ。
  5. 【請求項5】 前記第1のコアにおいては前記永久磁石
    の形状孔および中心孔、前記第2のコアにおいては前記
    孔および中心孔を含めて電磁鋼板をプレスによって打ち
    抜き、該打ち抜いた電磁鋼板を積層して前記第1および
    第2のコアを一体とする一方、該第1のコアに前記永久
    磁石を埋設、着磁してなる請求項2または3記載の永久
    磁石形モータ。
  6. 【請求項6】 前記コアをロータコアとして組み込んで
    DCブラシレスモータとした請求項1,2,3,4また
    は5記載の永久磁石形モータ。
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