WO2016135813A1 - 同期電動機 - Google Patents
同期電動機 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016135813A1 WO2016135813A1 PCT/JP2015/054962 JP2015054962W WO2016135813A1 WO 2016135813 A1 WO2016135813 A1 WO 2016135813A1 JP 2015054962 W JP2015054962 W JP 2015054962W WO 2016135813 A1 WO2016135813 A1 WO 2016135813A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- axial
- magnetic pole
- field
- iron core
- magnetic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
Definitions
- the present invention relates to a synchronous motor in which torque density and output density are further increased by effectively utilizing three air gap surfaces, one radial air gap surface and two axial air gap surfaces.
- the present invention relates to a hybrid excitation type synchronous motor that combines a magnetic field and a permanent magnet field.
- DC excitation field type synchronous motor As an example of an electric motor.
- This type of electric motor includes an exciting coil and an exciting iron core for controlling the rotation of the rotor, and power is normally supplied to the exciting coil via a slip ring.
- the slip ring is worn with the brush, there is a drawback that the reliability is low.
- the electric motor 1A includes a rotor 2A in which two field magnets are fixed to a rotating shaft 21 as a claw pole type combination, and an annular shape arranged so as to face the side surface in the radial direction of the rotor 2A. And a stator 3A.
- a part of one side (left side in FIG. 18) on the axial side of the field core 22 is cut out, and one end of the rotor 2A is cantilevered by a support member (not shown). It has a structure in which the free end side of the supported exciting iron core 4A is inserted inside the rotor 2A.
- the even poles are N poles and the odd poles are S poles.
- a torque is generated between the rotating magnetic field of the armature on the stator 3A side.
- the electric motor 1B is an inner rotor type having a disk-shaped rotor 2B and an annular stator 3B disposed along the outer circumferential surface of the rotor 2B in the radial direction.
- a circumferential groove is cut in the central portion of the field core 51 of the rotor 2B to form an even number of teeth on each of the left and right sides. Slots whose width in the direction is substantially equal to the teeth are provided, and the teeth and slots are alternately arranged on the left and right sides.
- An N-pole permanent magnet 52 is attached to the surface of the left slot, and the S pole is attached to the right slot.
- the permanent magnet 53 is attached to the surface.
- both the above-described two types of electric motors 1A and 1B have a drawback that the torque density and the output density are low because the air gap surface is provided only in the radial direction.
- both the permanent magnet and the DC exciting electromagnet are the left side (right side) positive electrode (negative electrode) magnet ⁇ the field core (back yoke) ⁇ the right side (left side).
- Negative (positive) magnet ⁇ air gap ⁇ right (left) armature core ⁇ left (right) armature core ⁇ air gap ⁇ left (right) positive (negative) magnet zigzag magnetic path Therefore, an AC magnetic flux having a frequency proportional to [the number of poles ⁇ rotational speed] flows in the direction of the rotation axis in the armature core, so that a large eddy current is generated and the efficiency is reduced. is there.
- the motor torque is the sum of the motion direction components of attractive force-repulsive force (Maxwell stress) generated by the interaction between the direct current magnetic field generated by the field and the alternating magnetic field generated by the armature through the air gap. Proportional. That is, it is expressed by the motor torque ⁇ [size of AC magnetic flux of armature] ⁇ [size of DC magnetic flux of field].
- stator and the rotor are opposed to each other with an air gap only in the radial direction or the axial direction. In order to achieve output, it is necessary to further increase the air gap area between the stator and the rotor as described above.
- the problem of the present invention is to increase the torque density and the output density in the synchronous motor, so as to increase the effective air gap area where the armature and the field oppose each other, and
- An object of the present invention is to provide a hybrid excitation type synchronous motor characterized by combining a field with a permanent magnet and increasing the total amount of field magnetic flux.
- the present invention includes a first invention related to an inner rotor type synchronous motor and a second invention related to an outer rotor type synchronous motor.
- the first invention is provided. Includes a stator having an armature and a DC exciting iron core, and a rotor having a field excited by the DC exciting iron core, on the inner peripheral surface side of the stator.
- the field has an even number of field magnetic poles made of a ferromagnetic material, and the field magnetic poles are arranged with a predetermined interval in the circumferential direction of the rotor via a nonmagnetic support member.
- Each of the field magnetic poles is attached to the rotating shaft of the ferromagnetic body, and has one radial surface on the outer diameter side and two axial surfaces on both side surfaces along the axial direction of the rotating shaft,
- the armature includes an annular iron core, and the annular iron core includes a radial tooth portion and 2 facing the one radial surface and the two axial surfaces of the field magnetic pole via an air gap, respectively.
- Armature teeth including three tooth portions of one axial side tooth portion are provided at a predetermined interval in the circumferential direction,
- the DC exciting iron core circulates around the rotating shaft with a first exciting iron core facing one of the two axial surfaces of the field magnetic pole and a second exciting iron core facing the other of the two axial surfaces.
- a flux gate portion for passing magnetic flux is formed on the other axial surface on the side, and a flux gate portion for passing magnetic flux on one axial surface on the side facing the first exciting iron core is formed on the even-numbered field magnetic pole.
- the second invention includes a stator having an armature and a DC exciting iron core, and a rotor having a field magnet excited by the DC exciting iron core, as described in claim 2.
- a stator having an armature and a DC exciting iron core
- a rotor having a field magnet excited by the DC exciting iron core, as described in claim 2.
- the outer rotor type synchronous motor in which the rotor is arranged on the outer peripheral surface side of The rotor includes a casing made of a non-magnetic material that is rotatably supported by a fixed shaft of a ferromagnetic material via a bearing member, and a field magnet attached to the inner peripheral surface of the casing.
- the armature includes an annular iron core made of a ferromagnetic material that is fixed to the fixed shaft via a nonmagnetic support member on the inner peripheral side, and the annular iron core has the one radial magnetic pole of each field magnetic pole.
- Armature teeth including three tooth portions, one radial tooth portion and two axial tooth portions, which face each other through the air gap and the two axial magnetic pole portions at a predetermined interval in the circumferential direction
- the DC exciting iron core circulates around the fixed shaft and the first exciting iron core facing one of the two axial magnetic pole portions of the field magnetic pole and the second exciting iron core facing the other of the two axial magnetic pole portions.
- a DC excitation coil that is wound in a ring shape and applies a magnetic flux to each of the first and second excitation iron cores, Of the field magnetic poles, an odd-numbered field magnetic pole is formed with a flux barrier portion for blocking magnetic flux at one axial magnetic pole portion on the side facing the first exciting iron core, and opposed to the second exciting iron core.
- a flux gate for passing magnetic flux is formed in the other axial magnetic pole on the side to be operated, and a flux for passing magnetic flux to one of the axial magnetic poles on the side facing the first exciting iron core is provided in the even-numbered field magnetic pole.
- a gate portion is formed, and a flux barrier portion for blocking magnetic flux is formed on the other axial magnetic pole portion on the side facing the second exciting iron core, With the magnetic flux generated by the magnetomotive force of the DC excitation coil, either the odd-numbered or even-numbered field magnetic pole is excited to the N pole, and the other field magnetic pole is excited to the S pole, Between the end faces in the circumferential direction of the one radial magnetic pole part and the two axial magnetic pole parts facing each other of the odd-numbered field magnetic pole and the even-numbered field magnetic pole, the polarities of the field magnetic poles A plate-like permanent magnet that is magnetized and magnetized in the rotational direction along the arrangement order is arranged, and two field magnetic fluxes, that is, a magnetic flux by direct current excitation and
- the permanent magnet includes a first permanent magnet disposed along an end face of the radial magnetic pole portion and end faces of the axial magnetic pole portions. It is preferable that the second and third permanent magnets arranged along the line are included, and each of them is arranged separately.
- one radial air gap and two axial air gaps are provided between the stator side and the rotor side, and the polarities of the magnetic fields in these three air gaps are
- the child has the same polarity in time and space, and the field has the same polarity in space, so that the motor torque is increased and torque density and output are increased.
- the density can be increased further.
- a hybrid excitation type field that combines a field by a DC excitation magnet and a field by a permanent magnet is formed on one radial surface and two axial surfaces of the field magnetic pole so that both magnetic fluxes are independent of each other.
- the torque can be increased by increasing the DC excitation current at the start, acceleration and low speeds, and reducing the DC excitation current at high speeds. Because it is possible to increase the speed by using a synchronous motor that consists entirely of permanent magnets, it is not necessary to pass a wasteful current for the field weakening, so that the efficiency at high speed can be improved. There are also advantages.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the inner rotor type synchronous motor according to the first embodiment of the present invention (cross-sectional view taken along the line AOB in FIG. 2A).
- The (a) left view and (b) right view which show the rotor (field) in the said 1st Embodiment.
- A The perspective view which shows the field magnetic pole of the rotor in the said 1st Embodiment,
- the stator (armature) in the said 1st Embodiment is shown (a) center longitudinal cross-sectional view, (b) the AA sectional view taken on the line.
- connection diagram which shows the connection state of the armature winding in the said 1st Embodiment, and a three-phase alternating current power supply.
- explanatory drawing explaining the relative positional relationship of a field magnetic pole and an exciting iron core, and the flow direction of magnetic flux.
- the principal part sectional drawing which shows the modification of the stator in the said 1st Embodiment.
- the connection diagram which shows the connection state of the armature winding and three-phase alternating current power supply in the said modification.
- FIG. 12 is a schematic sectional view showing an outer rotor type synchronous motor according to a second embodiment of the present invention (a sectional view taken along line AOB in FIG. 11A).
- FIG. 1 A) The perspective view which shows the field magnetic pole of the rotor in the said 2nd Embodiment, (b) The typical sectional drawing which shows the modification of the field magnetic pole of the rotor.
- the rotor in the said 2nd Embodiment is shown (a) left side view, (b) right side view.
- the connection diagram which shows the connection state of the armature winding in the said 2nd Embodiment, and a three-phase alternating current power supply.
- connection diagram which shows the connection state of the armature winding and three-phase alternating current power supply in the said modification.
- the synchronous motor 100A includes a rotating shaft 21 made of a ferromagnetic material and a field coaxially attached to the rotating shaft 21.
- An inner rotor including an annular rotor 200A having magnetism, an exciting coil 430 and an exciting iron core 400A for exciting the magnetic field of the rotor 200A, and a stator 300A disposed along the outer peripheral surface of the rotor 200A and having an armature function.
- This is a rotor type hybrid excitation type synchronous motor, and is entirely housed in a cylindrical casing 500A.
- the casing 500 ⁇ / b> A is divided into two along the axial direction of the rotary shaft 21, and includes a cup-shaped casing body 510 and a lid member 520 that is attached so as to close the opening of the casing body 510.
- the casing 500A is made of a nonmagnetic material such as aluminum.
- Flange portions 511 and 521 are formed on the mounting surfaces of the casing body 510 and the lid member 520, and the casing 500A is formed by screwing the flange portions 511 and 521 against each other. In addition, you may integrate by welding.
- the casing main body 510 and the lid member 520 have insertion holes 512 and 522 in the center in the axial direction, and the bearing portions 41 and 41 are coaxially disposed adjacent to the insertion holes 512 and 522.
- the bearing portions 41, 41 are ball bearings
- the outer ring side is supported by the casing 500
- the inner ring side pivotally supports the rotating shaft 21.
- the rotor 200 ⁇ / b> A includes a support member 210 having the rotation shaft 21 coaxially joined at the center and a plurality of field magnetic poles 220 attached along the outer peripheral surface of the support member 210. ing.
- the support member 210 has a cylindrical shape made of a non-magnetic material, and an even number of field magnetic poles 220 are fixed to the outer peripheral surface thereof.
- a method for fixing the field magnetic pole 220 to the support member 210 aluminum or resin molding may be used.
- the field magnetic pole 220 has one radial magnetic pole part 221 and two axial magnetic pole parts 222 and 223, and extends radially outward from the center of the rotating shaft 21. It is formed in the shape of a fan-shaped column whose width in the circumferential direction gradually increases as it goes.
- One axial magnetic pole portion 222 of the field magnetic pole 220 is provided with a flux barrier portion 231 for preventing magnetic flux (flux) from the exciting iron core 400 ⁇ / b> A from entering the field magnetic pole 220.
- the flux barrier portion 231 is a concave portion that is recessed inward from the outer peripheral surface of one of the axial magnetic pole portions 222, and the large gap Gb formed by this concave portion functions as a large magnetic resistance. The magnetic flux is prevented from entering the field magnetic pole 220.
- the other axial magnetic pole part 223 of the field magnetic pole 220 is provided with a flux gate part 232.
- the flux gate portion 232 has a structure in which the gap Gg with the exciting iron core 400A is reduced to reduce the magnetic resistance, and the magnetic flux easily passes.
- the flux gate portion 232 is a convex portion protruding from the tooth surface of the axial magnetic pole portion 223. However, if there is a gap between the exciting iron core 400A and the magnetic resistance is small.
- the axial magnetic pole portion 223 may be a simple flat surface.
- the gap interval of the flux barrier portion 231 is preferably 3 mm or more, and the gap interval of the flux gate portion 232 is preferably about 0.3 to 1 mm.
- the flux barrier portion 231 and the flux gate portion 232 are preferably arranged on the inner diameter side of each field magnetic pole 220 (axial center side of the rotating shaft 21).
- the field magnetic poles 220 are provided for 8 poles (220a to 220h).
- a flux barrier portion 231 is disposed on the field magnetic pole 220 (220b, 220d, 220f, 220h), and a flux gate portion 232 is disposed on the odd-numbered field magnetic pole 220 (220a, 220c, 220e, 220g). Has been placed.
- the odd-numbered field magnetic poles 220 (220a, 220c, 220e, 220g) have the flux barrier portion 231.
- the flux gate portion 232 is disposed on the even-numbered field magnetic poles 220 (220b, 220d, 220f, 220h).
- the odd-numbered field magnetic poles 220 (220a, 220c, 220e, 220g) and the even-numbered field magnetic poles 220 (220b, 220d, 220f, 220h) are respectively permanent.
- Magnets 240 are embedded radially in the radial direction.
- the permanent magnet 240 is preferably formed in a plate shape having an area substantially equal to the circumferential end face of the field magnetic pole 220, and its thickness direction (rotation of the rotor 200A).
- Direction that is, tangential direction).
- the entire surface of the axial magnetic pole portion 223 on the side having the flux gate portion 232 is formed flat, and the gap interval d1 between the second exciting iron core 420 and about 0.3 to 1 mm, for example.
- the surface of the axial magnetic pole portion 223 that faces the second exciting core 420 may be the flux gate portion 232 (a combination of the flux barrier being concave and the flux gate being flat).
- even-numbered field magnetic poles 220 (220b, 220d, 220f, 220h) are excited to N poles
- odd-numbered field magnetic poles 220 (220a, 220c, 220e, 220g) are excited to S poles by direct current excitation described later.
- each permanent magnet 240 is arranged with its N pole facing the even-numbered field magnetic pole 220 side and the S pole facing the odd-numbered field magnetic pole 220 side.
- the permanent magnet 240 is preferably a neodymium magnet, but other permanent magnets may be used.
- the stator 300A includes an annular iron core 310 as a yoke, and the annular iron core 310 has a radial air gap with respect to the radial magnetic pole portion 221 of the field magnetic pole 220.
- the radial teeth portion 311 that faces G1 (the vertical surface in FIG. 1) and the axial magnetic pole portions 222 and 223 of the rotor 200A face each other with two axial air gaps G2 and G3 (the left and right surfaces in FIG. 1).
- Two axial teeth portions 312 and 313 are provided, and are arranged in a U-shape (gate shape) so as to sandwich the rotor 200A.
- the radial teeth portion 311 protrudes from the inner peripheral surface of the annular core 310 toward the radial magnetic pole portion 221 side of the rotor 200A, and the tip thereof is formed in an arc shape along the outer diameter of the rotor 200A.
- the radial teeth portion 311 has nine slots.
- a slot portion 320 around which the armature winding C is wound is formed around the radial teeth portion 311.
- the axial teeth portions 312 and 313 are formed in a fan shape in which the width in the circumferential direction gradually decreases from the proximal end side (radial teeth portion 311 side) to the distal end side (rotary shaft 21 side).
- a gap Gs is provided between 312 and 313 as a flux barrier for preventing magnetic flux from flowing between the axial teeth portions.
- the tip sides of the axial teeth portions 312 and 313 are each formed in an arc shape like the radial teeth portion 311, and an opening portion 321 in which an exciting iron core 400 ⁇ / b> A (described later) is accommodated is provided on the inner diameter side.
- the stator 300A is formed of an annular laminate in which an electromagnetic steel plate is punched out by press working and laminated in the axial direction with one axial teeth portion, a radial teeth portion, and the other axial teeth portion.
- a sintered magnetic core, a powder magnetic core, or the like may be used.
- the stator 300A is divided into at least two in the circumferential direction in order to hold the rotor 200A inside the stator 300A. Must-have. Therefore, in this embodiment, the stator 300A is divided into three by the dividing surface 301 along the radial direction at intervals of 120 °.
- An armature winding C is wired in each slot portion 320.
- the armature winding C is wound as a concentrated winding along the peripheral edge of the radial teeth portion 311.
- FIG. 5 shows a connection state of the three-phase AC power supply (Vu, Vv, Vw) and the armature winding C.
- the windings with the upper lines in the U phase, V phase, and W phase are shown to be reverse to the windings without the upper lines. In the book, the reverse winding is underlined for convenience.
- the radial magnetic pole portion 221 of the rotor 200A and the radial teeth portion 311 of the stator 300A face each other with a radial air gap G1, and the two axial magnetic pole portions 222, 223 of the rotor 200A.
- the axial teeth portions 312 and 313 of the stator 300A are arranged to face each other with two axial air gaps G2 and G3, and three magnetically effective air gap surfaces G1 to G3 are formed.
- an exciting iron core 400A includes a first exciting iron core 410 arranged to face one axial magnetic pole portion 222 (left side surface in FIG. 1) of the rotor 200A, and the other axial of the rotor 200A. And a second exciting iron core 420 disposed so as to face the magnetic pole portion 223 (the right side surface in FIG. 1).
- the first exciting iron core 410 and the second exciting iron core 420 are annular iron cores coaxial with the rotating shaft 21, and a part thereof is arranged to face the flux barrier part 231 and the flux gate part 232.
- a ring-shaped exciting coil 430 is provided on each inner peripheral surface of the first exciting iron core 410 and the second exciting iron core 420 so as to go around the rotating shaft 21.
- Each excitation coil 430 is a cored coil that is connected so that the magnetization directions are the same and functions as one excitation coil 430. By passing a direct current through the excitation coil 430, the rotation axis is rotated by the cored coil. 21 becomes a magnet.
- FIG. 1 assuming that the first exciting iron core 410 side is excited with the N pole and the second exciting iron core 420 side is excited with the S pole, referring to FIG. 6 and FIG. Is the N pole side of the rotating shaft 21 ⁇ the gap Gs (first exciting air gap) between the rotating shaft 21 and the first exciting iron core 410 ⁇ the first exciting iron core 410 ⁇ the first exciting iron core 410 and FIG.
- Gap Gg (second excitation air gap) between the even-numbered field magnetic poles present on the left side surface of the rotor 200A and the even-numbered field magnetic poles (220b, 220d, 220f, 220h) ) ⁇ Radial air gap G1 and axial air gaps G2 and G3 ⁇ annular iron core 310 of stator 300A ⁇ Radial air gap G1 and axial air gaps G2 and G3 ⁇ odd number Magnetic magnetic poles (220a, 220c, 220e, 220g) ⁇ the gap between the flux gate portion 232 and the second exciting iron core 420 that the odd-numbered field magnetic poles present on the right side of the rotor 200A in FIG.
- Each permanent magnet 240 has its N pole as an even-numbered field magnetic pole (220b, 220d, 220f, 220h) side and its S pole as an odd-numbered field magnetic pole (220a, 220c, 220e, 220g) side. Are arranged (embedded) between the field magnetic pole and the odd-numbered field magnetic pole.
- the magnetic flux generated by the permanent magnet 240 is changed from the self N pole to the radial magnetic pole portion 221 and the axial magnetic pole portions 222 and 223 of the even-numbered field magnetic poles (220b, 220d, 220f, 220h) to the radial air gap G1 and the axial air gap.
- G2, G3 ⁇ annular iron core 310 of stator 300A ⁇ radial air gap G1 and axial air gaps G2, G3 ⁇ adjacent odd-numbered field magnetic poles (220a, 220c, 220e, 220g) ⁇ circulate to their own S poles.
- the field magnetic flux generated by direct current excitation of the exciting coil 430 and the field magnetic flux generated by the permanent magnet 240 are the even-numbered field magnetic poles (220b, 220d, 220f, 220h) constituting the N pole ⁇ the radial air gap G1 and the axial.
- the gap Gb between the field magnetic pole 220 and the exciting iron cores 410 and 420 except for the magnetic field including the flux barrier portion 231 is increased in order to increase the magnetic resistance.
- the magnetic flux flowing from the N pole field magnetic poles (220 b, 220 d, 220 f, 220 h) to the S pole field magnetic poles (220 a, 220 c, 220 e, 220 g) The flow is divided into three flows of two axial teeth portions 312 and 313.
- the magnetic permeability of the rotating shaft 21, the exciting iron core 400A, the magnetic field magnetic pole 220, and the annular iron core 310 of the stator 300A is three digits or more larger than the magnetic permeability of air, so the magnetic resistance in these portions is small and neglected.
- the direct current exciting magnetic flux is expressed by the following equation 1 Is calculated by
- ⁇ Magnetic flux amount I: DC current
- Sa Area of axial air gaps G2 and G3 (1/2 of the sum total of opposing areas of the field magnetic pole and armature core in one axial air gap)
- Sr Area of the radial air gap (1/2 of the sum total of the opposing areas of the field magnetic pole and the armature core in the radial air gap)
- S1 Opposing area between the exciting iron core and the flux gate
- S2 Opposing area between the exciting iron core and the rotating shaft
- N Number of turns of one DC exciting coil
- g Length of air gap
- c Length of exciting air gap
- ⁇ Air permeability Magnetic permeability, permanent magnet permeability
- stator 300A of the first embodiment will be described with reference to FIG. To do.
- the radial teeth portion 311 and the two axial teeth portions 312 and 313 are formed independently of each other, and a U-shape (gate shape) so that they sandwich the rotor 200A. Is arranged.
- radial teeth portions 311 are arranged concentrically with respect to the outer circumferential surface of the rotor 200A.
- An armature winding C is wound around the radial teeth portion 311.
- the basic structure is the same as the radial teeth portion 311 of the stator 300A described above.
- the axial teeth portions 312 and 313 are formed in a fan shape whose width in the circumferential direction gradually increases from the center toward the outer side in the radial direction, and a plurality of them are arranged in the circumferential direction, nine in this example are annularly arranged. Has been. Armature windings C are wound around the axial teeth portions 312 and 313, respectively.
- the radial teeth portion 311 and the two axial teeth portions 312 and 313 are connected to the three-phase alternating current as shown in FIG. 311 and the axial teeth portions 312 and 313 on both sides generate a rotating magnetic field having the same polarity in space and time, and Maxwell's stress acts between the magnetic field on the rotor 200A side in a predetermined direction. Rotational torque and output are generated.
- a hybrid type field that combines a field generated by a DC excitation magnet and a field generated by a permanent magnet
- a large torque generated by the DC excitation magnet is used from the start to the acceleration stage.
- the DC excitation current is reduced, and the current for weak fielding is not supplied, and operation is performed only with the magnetic flux of the permanent magnet, so that power can be consumed efficiently and wasteful power consumption. Can be suppressed.
- the synchronous motor 100B of the second embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as the motor 100B) includes a fixed shaft 25 made of a ferromagnetic material.
- This is an outer rotor type hybrid excitation synchronous motor having an exciting iron core 400B around which an exciting coil 430 for exciting a field is wound and having a rotor 200B disposed on the outer peripheral surface side of the stator 300B.
- the casing 500B is divided into two along the axial direction of the fixed shaft 25 to which the stator 300B is fixed.
- One first casing 510 (casing body) is formed in a cylindrical cup shape, and has a central portion. Is provided with an insertion hole 512 through which the fixed shaft 25 is inserted.
- the other second casing 520 (lid member) is formed as a lid member that closes the opening 511 of the first casing 510, and an insertion hole 522 through which the fixed shaft 25 is inserted is provided in the center portion thereof.
- a non-magnetic material such as aluminum is used for the casing 500B.
- Flange portions 511 and 521 are formed on both the opening side of the first casing 510 and the second casing 520, and the flange portions 412 and 422 are abutted with each other, and are screwed with screws (not shown), for example.
- the casings 510 and 520 are firmly connected to each other.
- the first casing 510 and the second casing 520 may be joined by welding.
- the casing 500 ⁇ / b> B has radial bearings 41 and 41 in the insertion holes 512 and 522, and is supported by the fixed shaft 25 via the radial bearings 41 and 41.
- the rotor 200B includes two radial magnetic pole portions 251 arranged to face the radial surface of the stator 300B via a radial air gap G1, and two stators 300B.
- a plurality (eight in this embodiment) of field magnetic poles 250 each having two axial magnetic pole portions 252 and 253 arranged to face each other via axial air gaps G2 and G3 are provided.
- the field magnetic pole 250 is formed, for example, by laminating a ferromagnetic material such as an electromagnetic steel plate along the axial direction of the fixed shaft 25.
- a sintered magnetic core, a dust magnetic core, or the like may be used. .
- the field magnetic pole 250 is formed so that the axial magnetic pole portions 252 and 253 are substantially perpendicular to both ends of the radial magnetic pole portion 251 (both ends along the axial direction of the fixed shaft 25) toward the fixed shaft 25 side. It is formed in a U-shaped cross section (gate shape) bent integrally.
- the axial magnetic pole portions 252 and 253 are formed in a fan shape whose width in the circumferential direction gradually decreases from the base end side (radial field magnetic pole 251 side) toward the free end side (fixed shaft 25 side).
- one of the axial magnetic pole portions 252 (left side in FIG. 10) is connected to the exciting iron core 400B to facilitate passage of magnetic flux between the exciting iron core 400B (410, 420).
- a flux gate portion 261 having a function of reducing the gap between the magnetic iron core 250 and reducing the magnetic resistance is provided.
- the flux gate portion 261 is a convex portion protruding from the tooth surface of the axial magnetic pole portion 252.
- the axial magnetic pole portion 252 may be a simple flat surface.
- the flux barrier portion 262 is composed of a concave portion recessed in the direction away from the exciting core 400B (inward) from the axial magnetic pole portion 253 so that the gap distance from the exciting core 400B is increased.
- the axial magnetic pole portion 253 may be a simple flat surface.
- the flux gate portion 261 and the flux barrier portion 262 are arranged on the inner diameter side (axial center side of the fixed shaft 25) of the axial magnetic pole portions 252 and 253, as in the first embodiment.
- the field magnetic pole 250 is provided with eight poles (250a to 250h), but the left side surface of the rotor 200B shown in FIG.
- the even-numbered field magnetic poles 250 250b, 250d, 250f, 250h
- the odd-numbered field magnetic poles 250 250a, 250c, 250e, 250g
- the odd-numbered field magnetic poles 250 (250a, 250c, 250e, 250g) and the even-numbered field magnetic poles 250 (250b, 250d).
- permanent magnets 260 are respectively embedded.
- the permanent magnet 260 includes a first permanent magnet 260 ⁇ / b> A disposed along the end face of the radial magnetic pole portion 251, and the axial magnetic pole portions 252 and 253. Three permanent magnets of the second and third permanent magnets 260B and 260B arranged along the end face are included.
- the permanent magnets 260A, 260B, and 260B are each formed as a prismatic shape (separated), but are magnetized and magnetized in the rotational direction along the order of polarity of the field magnetic poles 250.
- the entire surface of the axial magnetic pole portion 253 on the side having the flux barrier portion 262 is formed flat, and is opposed to the second exciting iron core 420 with a gap interval d2 of 3 mm or more, for example.
- a surface of the axial magnetic pole portion 253 facing the second exciting core 420 may be a flux rear portion 262 (a combination of a flat flux barrier and a convex flux gate). According to this, the flux barrier is provided on the axial magnetic pole portion 253. Therefore, the magnetic flux of the permanent magnet 260B attached to the end face on the axial magnetic pole portion 253 side can be used 100% effectively.
- even-numbered field magnetic poles 250 are N-poles and odd-numbered field magnetic poles 250 (250a, 250c, 250e, 250g) by DC excitation described later.
- the permanent magnet 260 Is excited to the S pole, the permanent magnet 260 (260A, each 260B) is arranged with its N pole facing the even-numbered field magnetic pole 250 side and the S pole facing the odd-numbered field magnetic pole 250 side. Is done.
- the permanent magnet 260 is preferably a neodymium magnet, but other permanent magnets may be used.
- stator 300B has an annular core 330 as an armature, and this annular core 330 is made of a nonmagnetic material such as an aluminum material or a synthetic resin material as shown in FIG. It is fixed to the fixed shaft 25 via the supporting member 340.
- the annular core 330 is formed by laminating a plurality of, for example, electromagnetic steel sheets punched into a disk shape in the axial direction (left and right direction in FIG. 9), and the cross section along the radial direction in the laminated state is a quadrangular shape, In order to make winding easy to wind, it may be divided into a plurality in the circumferential direction.
- the annular core 330 may be a dust core or a sintered core in addition to the electromagnetic steel sheet laminated core.
- the annular core 330 is formed with a slot (groove) 331 for winding the armature winding C in an annular shape so as to turn around the center line of the annular core 330. That is, the slot 331 is formed in series on the outer diameter surface, both side surfaces, and the inner diameter surface of the annular core 21 on the same radial line.
- the plurality of slots 331 are arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the annular core 330, and an armature winding C is wound around each of the slots 331 as a toroidal winding.
- the electric motor 100B according to the second embodiment has three phases and eight poles, and the slots 331 are provided at 24 positions at intervals of 15 °, and the iron core portion between the adjacent slots 331 and 331 is armature teeth 332. Acts as
- FIG. 13 shows a connection state between the three-phase eight-pole toroidal winding in FIG. 12 and the three-phase AC power supply (Vu, Vv, Vw).
- the windings with the upper line in the U phase, the V phase, and the W phase are shown to be reverse to the windings without the upper line. In this specification, the reverse winding is underlined for convenience.
- the annular core 330 has a radial portion on the outermost surface side and axial portions on both side surfaces. A rotating magnetic field having the same polarity spatially and temporally is generated, and Maxwell's stress acts between the rotating magnetic field and the field on the rotor 200B side, thereby generating rotational torque in a predetermined direction.
- the exciting iron core 400 ⁇ / b> B includes the first exciting iron core 410 disposed so as to face one axial magnetic pole portion 252 (the left side surface in FIG. 9) of the field magnetic pole 250, and the field magnetic pole 250. And a second exciting iron core 420 disposed so as to face the other axial magnetic pole portion 253 (the right side surface in FIG. 1).
- the first exciting iron core 410 and the second exciting iron core 420 are annular iron cores around the fixed shaft 25, and are press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the fixed shaft 25.
- An excitation coil 430 is wound around the fixed shaft 25 around the first excitation core 410 and the second excitation core 420.
- the excitation coils 430 divided into left and right are cored coils that are connected to each other and function as one excitation coil 430 to excite the fixed shaft 25.
- the exciting coil 430 By passing a direct current through the exciting coil 430, the fixed shaft 25, which is a cored coil, becomes a magnet.
- the excitation magnetic flux (flux) is N pole side ⁇ first excitation of the fixed shaft 25.
- Gg even-numbered field magnetic pole (252b, 252d, 252f, 252h) ⁇ radial air gap G1 and axial air gap G2, G3 ⁇ annular core 310 of stator 300B ⁇ radial air gap G1 and axial air gap G2, G3 ⁇ odd 11th field magnetic pole (253a, 253c, 253e, 253g) ⁇ of rotor 200B in FIG.
- a DC magnetic circuit that flows to the pole side is formed, the even-numbered field magnetic poles (252b, 252d, 252f, 252h) are N poles, and the odd-numbered field magnetic poles (253a, 253c, 253e, 253g) are S poles. Excited.
- the permanent magnet 260 (260A, 260B) has its N pole on the even field pole (250b, 250d, 250f, 250h) side and the S pole on the odd field pole (250a, 250c, 250e, 250g) side. Are arranged (embedded) between the even-numbered field magnetic poles and the odd-numbered field magnetic poles.
- the magnetic flux generated by the permanent magnet 260 is changed from its own N pole to the radial magnetic pole portions 251 and axial magnetic pole portions 252 and 253 of the even-numbered field magnetic poles (250b, 250d, 250f, 250h) ⁇ radial air gap G1 and axial air gap.
- G2, G3 ⁇ annular iron core 310 of stator 300B ⁇ radial air gap G1 and axial air gaps G2, G3 ⁇ odd number of field magnetic poles (250a, 250c, 250e, 250g) ⁇ circulates to their own S poles.
- the field magnetic flux by the direct current excitation of the exciting coil 430 and the field magnetic flux by the permanent magnet 260 are the even-numbered field magnetic poles (250b, 250d, 250f, 250h) constituting the N pole ⁇ the radial air gap G1 and the axial.
- the magnetic flux flowing from the N pole field magnetic poles (250b, 250d, 250f, 250h) to the S pole field magnetic poles (250a, 250c, 250e, 250g) is a radial portion of the annular core 330 of the stator 300A. And split into three flows of two axial parts. Since the magnetic permeability of the fixed shaft 25, the exciting iron core 400B, the field magnetic pole 250, and the annular iron core 310 is three digits or more larger than the magnetic permeability of air, the magnetic resistance in these portions is small, so it is ignored and the magnetic resistance is large. When considering only the air layer (that is, the air gap portions G1 to G3) and the gap between the exciting iron core and the flux gate portion 261, the direct current excitation magnetic flux is calculated by the following equation 2 from the law of ampere circuit integration.
- ⁇ Magnetic flux amount I: DC current Sa: Area of axial air gaps G2 and G3 (1/2 of the sum total of the opposing areas of the axial magnetic pole portions 222 and 223 of the field magnetic pole and the axial teeth portions 312 and 313 of the armature core) ) Sr: Area of the radial air gap (1/2 of the sum total of the opposing areas of the radial magnetic pole portion 221 of the field magnetic pole and the radial teeth portion 311 of the armature core) S1: Opposing area of exciting core and flux gate N: Number of turns of one DC exciting coil g: Length of air gap c: Length of exciting gap ⁇ : Air permeability
- stator 300B ' having the configuration shown in FIG. 14 is provided.
- elements that may be considered the same as or the same as the stator 300B in the second embodiment are given the same reference.
- the stator 300B ′ has an iron core 330 having a quadrangular cross section formed in an annular shape, and the annular iron core 330 is fixed to the fixed shaft 25 via a support member 340 made of a non-magnetic material, as in the first embodiment.
- annular core 330 may be directly fixed to the fixed shaft 25.
- the support member 340 may be made of a magnetic material.
- an electromagnetic steel sheet laminated core, a dust core, a sintered core, or the like may be used for the annular core 330.
- the stator 300B ' is a three-phase, nine-slot, three-phase, eight-pole rotating magnetic field.
- the annular core 330 is provided with nine armature teeth 332 (332a to 332i) at 40 ° intervals.
- the armature teeth 332 (332a to 32i) form three air gaps, one radial air gap G1 and two axial air gaps G2 and G3, with the field on the rotor 200B side.
- the armature teeth 332 are formed in a saddle shape, and concentrated winding armature windings C are applied to each armature slot 331.
- slots 331 to which the armature winding C is applied are arranged at a predetermined interval along the circumferential direction (in this example, the number of slots is nine).
- An armature tooth 332 is formed between adjacent slots 331.
- the armature tooth 332 includes three surfaces (one surface on the radial side and two surfaces on the axial side) of the outer surface and both side surfaces of the annular core 330. ), And the width in the circumferential direction is gradually increased outward in the radial direction.
- this armature tooth 332 has the functions of one radial teeth portion 311 and two axial teeth portions 312 and 313, and a radial air gap G1 and two axial air gaps between the opposing field magnetic poles, respectively. G2 and G3 are formed.
- the armature winding C is wired in the slot 331.
- the armature winding C has an outer diameter surface (radial teeth portion) of the armature teeth 220. And it winds as a three-dimensional concentrated winding along each periphery of both sides
- FIG. 15 shows a connection state between the three-phase concentrated winding armature winding in FIG. 14 and the three-phase AC power supply (Vu, Vv, Vw). 14 and 15, the windings with the upper lines in the U-phase, V-phase, and W-phase are shown to be reverse to the windings without the upper lines. In this specification, the reverse winding is underlined for convenience.
- the annular core 21 is spatially and temporally divided into a radial teeth portion on the outermost surface side and axial teeth portions on both side surfaces.
- a rotating magnetic field having the same polarity is generated at the same time, and Maxwell's stress acts between the rotating magnetic field and the field on the rotor 3B side, and a rotating torque is generated in a predetermined direction.
- one radial air gap surface and two axial air gaps are provided between the stator side and the rotor side, and the three air gaps are located at the same rotational angle.
- a composite excitation type field is formed by combining two types of fields: a field generated by a direct current excitation magnet and a field generated by a permanent magnet.
- a field generated by a direct current excitation magnet and a field generated by a permanent magnet.
- the permanent magnet field can be reduced by reducing the DC excitation current.
- useless power for a field weakening is not consumed, so that high efficiency and high speed can be achieved.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
電機子と界磁の間に、1つのラジアルエアギャップと2つのアキシャルエアギャップを含む広いエアギャップを有し、界磁磁束は直流励磁による磁束と永久磁石による磁束の2つを合成した大きな複合磁束を形成し、始動から加速の段階においては直流励磁磁束を多くして大きなトルクを出すことができるとともに、高速運転時には、直流励磁電流を減らすことによって、高効率の高速化が可能となる、ハイブリッド励磁型の同期電動機を得る。
Description
本発明は、1つのラジアルエアギャップ面と2つのアキシャルエアギャップ面の3面のエアギャップ面を有効利用して、トルク密度、出力密度をより高めた同期電動機に関し、さらに詳しく言えば、直流励磁磁石による界磁と永久磁石による界磁とを組み合わせたハイブリッド励磁型の同期電動機に関する。
電動機の一例として直流励磁界磁型同期電動機がある。この種の電動機は、ロータの回転制御用として励磁用コイルと励磁鉄心とを備えており、通常、励磁コイルには、スリップリングを介して給電される。しかしながら、スリップリングは、ブラシとともに摩耗するため信頼性が低いという欠点がある。
そこで、スリップリングを使用しない直流励磁界磁型同期電動機が提案されている。その一例として、非特許文献1の電動機がある。図18に示すように、この電動機1Aは、2つの界磁をクローポール型の組み合わせとして回転軸21に固定したロータ2Aと、ロータ2Aのラジアル方向の側面に対向するように配置された環状のステータ3Aとを備えている。
ロータ2Aは、界磁鉄心22のアキシャル側の一方の側面(図18では左側面)の一部が切り欠かれており、その切り欠き部23に、一端が図示しない支持部材にて片持ちで支持された励磁鉄心4Aの自由端側をロータ2Aの内側に差し込んだ構造となっている。
これによれば、励磁鉄心4Aの励磁コイル41に直流電流を流すことにより、クローポールの偶数極の界磁のうち、例えば偶数番目の極がN極、奇数番目の極がS極となるようにそれぞれ励磁され、ステータ3A側の電機子の回転磁界との間にトルクが発生する。
また別の例として、非特許文献2の電動機がある。図19に示すように、この電動機1Bは、円盤状のロータ2Bと、ロータ2Bのラジアル方向の外周面に沿って配置された環状のステータ3Bとを有するインナーロータ型である。
図19(a)に示すように、ロータ2Bの界磁鉄心51の中央部に円周方向の溝を切り、左右それぞれに偶数個の歯を形成するとともに、歯と歯の間には円周方向の巾が歯とほぼ等しいスロットを設け、左右で歯とスロットが互い違いに向き合うように配置して、左側のスロットにはN極の永久磁石52を表面に張り付け、右側のスロットにはS極の永久磁石53を表面に張り付ける。
ステータ3Bの電機子鉄心32の中央部には円周方向に溝34を切り、そこにリング状の励磁コイル41を埋め込み直流電流を流すと、界磁の永久磁石52,53を張り付けていない歯には左側の界磁においてはN極、右側の界磁の歯にはS極の極性の磁界が発生し、界磁全体では偶数極の磁界が形成され、電機子の回転磁界との間にトルクが発生する。
しかしながら、上述した2種類の電動機1A,1Bともに、エアギャップ面がラジアル方向にのみ設けられているため、トルク密度や出力密度が低いという欠点がある。
また、後者の電動機1Bについては、界磁の磁束の流れは、永久磁石及び直流励磁電磁石の双方とも、左側(右側)の正極(負極)の磁石→界磁鉄心(バックヨーク)→右側(左側)の負極(正極)の磁石→エアギャップ→右側(左側)の電機子鉄心→左側(右側)の電機子鉄心→エアギャップ→左側(右側)の正極(負極)の磁石というジグザグ状の磁路を形成するため、電機子鉄心内部を回転軸方向に、〔極数×回転速度〕に比例する周波数の交流磁束が流れることになり、そのため大きな渦電流が発生し、効率が低下するという欠点がある。
モータのトルクは、界磁による直流磁界と電機子による交流磁界とが対向して形成されるエアギャップを介して相互に作用して発生する引力-斥力(マクスウェル応力)の運動方向成分の総和に比例する。すなわち、モータのトルク∝〔電機子の交流磁束の大きさ〕×〔界磁の直流磁束の大きさ〕で表される。
モータのサイズ、電気装荷、磁気装荷、及びエアギャップ長などをほぼ一定と仮定すると、次の二つの式が成立する。すなわち、〔電機子の交流磁束の大きさ〕∝〔電機子と界磁とが対向するエアギャップ面積〕であり、〔界磁の直流磁束の大きさ〕∝〔電機子と界磁とが対向するエアギャップ面積〕である。したがって、電機子と界磁とが対向するエアギャップの面積を大きくすることはモータのトルクを大きくすることであり、そのことはモータのトルク密度や出力密度を増大させることに寄与する。
しかしながら、スリップリングを使用しない直流励磁界磁型同期電動機において、従来は上記電動機1A,1Bのようにステータとロータは、ラジアル方向またはアキシャル方向のみのエアギャップをもって対向配置されているため、より高出力化を図るためには、上述したようにステータとロータのエアギャップ面積をさらに増やす必要がある。
井上正哉ら著、平成22年電気学会産業応用部門大会(2-S8-3),II-77~80頁,「脱レアアース2-クローポールモータの可能性」
堺和人著、平成22年電気学会産業応用部門大会(3-7),III-149~154頁,「ハイブリッド可変磁力モータの原理と基本特性」
そこで、本発明の課題は、同期電動機において、トルク密度・出力密度をより増大させるため、電機子と界磁とが対向する有効なエアギャップの面積を大きくするとともに、直流励磁磁石による界磁と永久磁石による界磁とを組み合わせ、界磁磁束の総量を増大させたことを特徴とするハイブリッド励磁型の同期電動機を提供することにある。
本発明には、インナーロータ式の同期電動機に係る第1の発明と、アウターロータ式の同期電動機に係る第2の発明とが含まれており、上述した課題を解決するため、第1の発明は、請求項1に記載されているように、電機子と直流励磁鉄心とを有するステータと、上記直流励磁鉄心により励磁される界磁を有するロータとを含み、上記ステータの内周面側に上記ロータが配置されているインナーロータ式の同期電動機において、
上記界磁は、強磁性体からなる偶数個の界磁磁極を有し、上記各界磁磁極が上記ロータの円周方向に所定の間隔をもって配置された状態で非磁性体の支持部材を介して強磁性体の回転軸に取り付けられ、上記界磁磁極の各々は、外径側の1つのラジアル面と、上記回転軸の軸方向に沿った両側面側の2つのアキシャル面とを有し、
上記電機子は、環状鉄心を備え、上記環状鉄心には、上記界磁磁極の上記1つのラジアル面と上記2つのアキシャル面とにそれぞれエアギャップを介して対向する1つのラジアル側ティース部と2つのアキシャル側ティース部の3つのティース部を含む電機子ティースが円周方向に所定の間隔をもって設けられており、
上記直流励磁鉄心は、上記界磁磁極の上記2つのアキシャル面の一方と対向する第1励磁鉄心および上記2つのアキシャル面の他方と対向する第2励磁鉄心と、上記回転軸を周回するようにリング状に巻回され、上記第1および第2の各励磁鉄心に磁束を与える直流励磁コイルとを有し、
上記界磁磁極のうちの奇数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル面に磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル面には磁束を通すフラックスゲート部が形成され、上記偶数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル面に磁束を通すフラックスゲート部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル面には磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、
上記直流励磁コイルの起磁力により発生する磁束によって、上記奇数番目もしくは上記偶数番目のいずれか一方の界磁磁極がN極、いずれか他方の界磁磁極がS極に励磁され、
上記奇数番目の界磁磁極と上記偶数番目の界磁磁極との間には、上記各界磁磁極の極性の並び順に沿って回転方向に着磁磁化された板状の永久磁石が配置され、直流励磁による磁束と永久磁石による磁束の2つの界磁磁束を利用することを特徴としている。
上記界磁は、強磁性体からなる偶数個の界磁磁極を有し、上記各界磁磁極が上記ロータの円周方向に所定の間隔をもって配置された状態で非磁性体の支持部材を介して強磁性体の回転軸に取り付けられ、上記界磁磁極の各々は、外径側の1つのラジアル面と、上記回転軸の軸方向に沿った両側面側の2つのアキシャル面とを有し、
上記電機子は、環状鉄心を備え、上記環状鉄心には、上記界磁磁極の上記1つのラジアル面と上記2つのアキシャル面とにそれぞれエアギャップを介して対向する1つのラジアル側ティース部と2つのアキシャル側ティース部の3つのティース部を含む電機子ティースが円周方向に所定の間隔をもって設けられており、
上記直流励磁鉄心は、上記界磁磁極の上記2つのアキシャル面の一方と対向する第1励磁鉄心および上記2つのアキシャル面の他方と対向する第2励磁鉄心と、上記回転軸を周回するようにリング状に巻回され、上記第1および第2の各励磁鉄心に磁束を与える直流励磁コイルとを有し、
上記界磁磁極のうちの奇数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル面に磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル面には磁束を通すフラックスゲート部が形成され、上記偶数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル面に磁束を通すフラックスゲート部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル面には磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、
上記直流励磁コイルの起磁力により発生する磁束によって、上記奇数番目もしくは上記偶数番目のいずれか一方の界磁磁極がN極、いずれか他方の界磁磁極がS極に励磁され、
上記奇数番目の界磁磁極と上記偶数番目の界磁磁極との間には、上記各界磁磁極の極性の並び順に沿って回転方向に着磁磁化された板状の永久磁石が配置され、直流励磁による磁束と永久磁石による磁束の2つの界磁磁束を利用することを特徴としている。
また、第2の発明は、請求項2に記載されているように、電機子と直流励磁鉄心とを有するステータと、上記直流励磁鉄心により励磁される界磁を有するロータとを含み、上記ステータの外周面側に上記ロータが配置されているアウターロータ式の同期電動機において、
上記ロータは、強磁性体の固定軸に軸受部材を介して回転可能に支持される非磁性体からなるケーシングと、上記ケーシングの内周面側に取り付けられる界磁とを含み、上記界磁は、上記ロータの円周方向に所定の間隔をもって配置された強磁性体からなる偶数個の界磁磁極を備え、上記界磁磁極の各々は、上記ケーシングの円周側の内周面に配置される1つのラジアル磁極部と上記ケーシングの上記固定軸の軸方向に沿った両側の内周面に配置される2つのアキシャル磁極部とを有し、
上記電機子は、内周側が非磁性体の支持部材を介して上記固定軸に固定される強磁性体からなる環状鉄心を備え、上記環状鉄心には、上記各界磁磁極の上記1つのラジアル磁極部と上記2つのアキシャル磁極部とにそれぞれエアギャップを介して対向する1つのラジアル側ティース部と2つのアキシャル側ティース部の3つのティース部を含む電機子ティースが円周方向に所定の間隔をもって設けられており、
上記直流励磁鉄心は、上記界磁磁極の上記2つのアキシャル磁極部の一方と対向する第1励磁鉄心および上記2つのアキシャル磁極部の他方と対向する第2励磁鉄心と、上記固定軸を周回するようにリング状に巻回され、上記第1および第2の各励磁鉄心に磁束を与える直流励磁コイルとを有し、
上記界磁磁極のうちの奇数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル磁極部に磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル磁極部には磁束を通すフラックスゲート部が形成され、上記偶数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル磁極部に磁束を通すフラックスゲート部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル磁極部には磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、
上記直流励磁コイルの起磁力により発生する磁束によって、上記奇数番目もしくは上記偶数番目のいずれか一方の界磁磁極がN極、いずれか他方の界磁磁極がS極に励磁され、
上記奇数番目の界磁磁極と上記偶数番目の界磁磁極の互いに対向する上記1つのラジアル磁極部および上記2つのアキシャル磁極部の円周方向の各端面間には、上記各界磁磁極の極性の並び順に沿って回転方向に着磁磁化された板状の永久磁石が配置され、直流励磁による磁束と永久磁石による磁束の2つの界磁磁束を利用することを特徴としている。
上記ロータは、強磁性体の固定軸に軸受部材を介して回転可能に支持される非磁性体からなるケーシングと、上記ケーシングの内周面側に取り付けられる界磁とを含み、上記界磁は、上記ロータの円周方向に所定の間隔をもって配置された強磁性体からなる偶数個の界磁磁極を備え、上記界磁磁極の各々は、上記ケーシングの円周側の内周面に配置される1つのラジアル磁極部と上記ケーシングの上記固定軸の軸方向に沿った両側の内周面に配置される2つのアキシャル磁極部とを有し、
上記電機子は、内周側が非磁性体の支持部材を介して上記固定軸に固定される強磁性体からなる環状鉄心を備え、上記環状鉄心には、上記各界磁磁極の上記1つのラジアル磁極部と上記2つのアキシャル磁極部とにそれぞれエアギャップを介して対向する1つのラジアル側ティース部と2つのアキシャル側ティース部の3つのティース部を含む電機子ティースが円周方向に所定の間隔をもって設けられており、
上記直流励磁鉄心は、上記界磁磁極の上記2つのアキシャル磁極部の一方と対向する第1励磁鉄心および上記2つのアキシャル磁極部の他方と対向する第2励磁鉄心と、上記固定軸を周回するようにリング状に巻回され、上記第1および第2の各励磁鉄心に磁束を与える直流励磁コイルとを有し、
上記界磁磁極のうちの奇数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル磁極部に磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル磁極部には磁束を通すフラックスゲート部が形成され、上記偶数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル磁極部に磁束を通すフラックスゲート部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル磁極部には磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、
上記直流励磁コイルの起磁力により発生する磁束によって、上記奇数番目もしくは上記偶数番目のいずれか一方の界磁磁極がN極、いずれか他方の界磁磁極がS極に励磁され、
上記奇数番目の界磁磁極と上記偶数番目の界磁磁極の互いに対向する上記1つのラジアル磁極部および上記2つのアキシャル磁極部の円周方向の各端面間には、上記各界磁磁極の極性の並び順に沿って回転方向に着磁磁化された板状の永久磁石が配置され、直流励磁による磁束と永久磁石による磁束の2つの界磁磁束を利用することを特徴としている。
上記第2の発明において、請求項3に記載されているように、上記永久磁石には、上記ラジアル磁極部の端面に沿って配置される第1永久磁石と、上記各アキシャル磁極部の端面に沿って配置される第2,第3永久磁石とが含まれ、その各々が分離して配置されていることが好ましい。
本発明によれば、ステータ側とロータ側との間に、1つのラジアルエアギャップと2つのアキシャルエアギャップとを設け、この3つのエアギャップにおける磁界の極性を、同一回転角の位置において、電機子にあっては時間的および空間的に同極性となるようにし、界磁にあっては空間的に同極性となるようにしたことによって、モータのトルクをより大きくさせるとともに、トルク密度・出力密度をより増大させることができる。
さらに、界磁磁極の1つラジアル面と2つのアキシャル面とに、直流励磁磁石による界磁と永久磁石による界磁とを組み合わせたハイブリッド励磁型の界磁を形成し、双方の磁束が互いに独立し、かつ、並列に同一方向に流れるようにすることによって、始動、加速ならびに低速時においては、直流励磁電流を増やしてトルクを増大させることができ、高速時においては、直流励磁電流を減らすことによって高速化をはかることができるので、界磁が全て永久磁石からなる同期電動機のように弱め界磁のために無駄な電流を流す必要がないので、高速時における効率を向上させることができるという利点もある。
次に、図1~17を参照して、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1に示すように,第1実施形態に係る同期電動機100A(以下、単に電動機100Aということがある)は、強磁性体からなる回転軸21と、回転軸21に同軸的に取り付けられた界磁を有する環状のロータ200Aと、ロータ200Aの界磁を励磁する励磁コイル430および励磁鉄心400Aと、ロータ200Aの外周面に沿って配置され、電機子の機能を有するステータ300Aとを備えたインナーロータ式のハイブリッド励磁型同期電動機であり、全体が円筒形状のケーシング500Aの中に収納されている。
ケーシング500Aは、回転軸21の軸線方向に沿って2分割されており、カップ型のケーシング本体510と、ケーシング本体510の開口部を塞ぐように取り付けられる蓋部材520とを備えている。ケーシング500Aは、例えばアルミニウムなどの非磁性体からなる。
ケーシング本体510と蓋部材520との取付面にはフランジ部511,521が形成されており、フランジ部511,521同士を互いに突き当てた状態でネジ止めすることにより、ケーシング500Aが形成される。なお、溶接で一体化してもよい。
ケーシング本体510および蓋部材520の軸線方向の中央には、挿通孔512,522を有し、各挿通孔512,522に隣接して軸受部41,41が同軸的に配置されている。この実施形態において、軸受部41,41は、ボールベアリングからなり、外輪側がケーシング500に支持され、内輪側が回転軸21を軸支している。
図2を併せて参照して、ロータ200Aは、中心に回転軸21が同軸的に接合された支持部材210と、支持部材210の外周面に沿って取り付けられる複数の界磁磁極220とを備えている。
支持部材210は、非磁性体からなる円筒状を呈し、その外周面には、偶数個の界磁磁極220が固定されている。支持部材210に界磁磁極220を固定する方法の一例としては、アルミニウムや樹脂成形などが用いられてよい。
図3(a)を併せて参照して、界磁磁極220は、1つのラジアル磁極部221と、2つのアキシャル磁極部222,223とを有し、回転軸21の中心から半径方向の外側に向かうにつれて円周方向の幅が漸次大きくなる扇形柱状に形成されている。
界磁磁極220の一方のアキシャル磁極部222には、励磁鉄心400Aからの磁束(フラックス)が界磁磁極220内に入らないようにするためのフラックスバリア部231が設けられている。
この実施形態において、フラックスバリア部231は、一方のアキシャル磁極部222の外周面から内側に向けて凹まされた凹部からなり、この凹部によって形成される大きな空隙Gbが大きな磁気抵抗として機能することにより、磁束が界磁磁極220内に入ることを防ぐようにしている。
これに対して、界磁磁極220の他方のアキシャル磁極部223には、フラックスゲート部232が設けられている。フラックスゲート部232は、励磁鉄心400Aとの空隙Ggを小さくして磁気抵抗を小さくし、磁束の通りやすい構造とする。
この第1実施形態において、フラックスゲート部232は、アキシャル磁極部223のティース面から突出した凸部からなるが、励磁鉄心400Aとの間に磁気抵抗が小さくなるような空隙が存在するのであれば、アキシャル磁極部223は単なる平坦面であってもよい。
フラックスバリア部231の空隙間隔は3mm以上、フラックスゲート部232の空隙間隔は0.3~1mm程度であることが好ましい。
励磁鉄心400Aとの位置的な関係から、フラックスバリア部231およびフラックスゲート部232は、好ましくは各界磁磁極220の内径側(回転軸21の軸中心側)に配置される。
この実施形態において、界磁磁極220は、8極(220a~220h)分が設けられているが、図2(a)に示すロータ200Aの左側面において、各界磁磁極220のうち、偶数番目の界磁磁極220(220b,220d,220f,220h)には、フラックスバリア部231が配置されており、奇数番目の界磁磁極220(220a,220c,220e,220g)には、フラックスゲート部232が配置されている。
これに対して、図2(b)に示すロータ200Aの右側面において、各界磁磁極220のうち、奇数番目の界磁磁極220(220a,220c,220e,220g)には、フラックスバリア部231が配置されており、偶数番目の界磁磁極220(220b,220d,220f,220h)には、フラックスゲート部232が配置されている。
この第1実施形態において、奇数番目の界磁磁極220(220a,220c,220e,220g)と、偶数番目の界磁磁極220(220b,220d,220f,220h)との間には、それぞれ、永久磁石240が半径方向に放射状に埋め込まれている。
図3(a)に示すように、永久磁石240は、好ましくは界磁磁極220の円周方向の端面とほぼ等しい面積を有する板状に形成されており、その板厚方向(ロータ200Aの回転方向、すなわち接線方向)に着磁磁化されている。
なお、図3(b)に示すように、フラックスゲート部232を有する側のアキシャル磁極部223の全面をフラットに形成して、第2励磁鉄心420と例えば0.3~1mm程度の空隙間隔d1をもって対向させて、アキシャル磁極部223のうち第2励磁鉄心420と対向する面をフラックスゲート部232としてもよい(フラックスバリアが凹で、フラックスゲートがフラットの組合せ)。
後述する直流励磁によって、例えば、偶数番目の界磁磁極220(220b,220d,220f,220h)がN極、奇数番目の界磁磁極220(220a,220c,220e,220g)がS極に励磁されるとすれば、各永久磁石240は、そのN極を偶数番目の界磁磁極220側、S極を奇数番目の界磁磁極220側に向けて配置される。永久磁石240には、好ましくはネオジム磁石が用いられるが、これ以外の永久磁石が用いられてもよい。
次に、図4(a),(b)を参照して、ステータ300Aは、ヨークとしての環状鉄心310を備え、環状鉄心310には、界磁磁極220のラジアル磁極部221に対しラジアルエアギャップG1(図1では上下方向の面)をもって対向するラジアルティース部311と、ロータ200Aのアキシャル磁極部222,223に対し2つのアキシャルエアギャップG2,G3(図1では左右方向の面)をもって対向する2つのアキシャルティース部312,313とが設けられており、それらがロータ200Aを挟むようにコ字型(門型)に配置されている。
ラジアルティース部311は、環状鉄心310の内周面からロータ200Aのラジアル磁極部221側に向けて突設されており、その先端はロータ200Aの外径に沿って円弧状に形成されている。この例において、ラジアルティース部311は、9スロット分が設けられている。ラジアルティース部311の周囲には、電機子巻線Cが巻回されるスロット部320が形成されている。
アキシャルティース部312,313は、基端側(ラジアルティース部311側)から先端側(回転軸21側)に向けて、円周方向の幅が漸次小さくなる扇状に形成されており、アキシャルティース部312,313の間には、アキシャルティース部の間で磁束が流れないようにするためのフラックスバリアとして空隙Gsが設けられている。
アキシャルティース部312,313の先端側は、ラジアルティース部311と同じく、それぞれ円弧状に形成されており、その内径側に後述する励磁鉄心400Aが収納される開口部321が設けられている。
この実施形態において、ステータ300Aは、電磁鋼鈑をプレス加工により打ち抜いて軸方向に、一方のアキシャルティース部、ラジアルティース部そして他方のアキシャルティース部と積層した環状の積層体からなるが、これ以外に焼結磁心や圧粉磁心などが用いられてもよい。
ラジアルティース部311と2つのアキシャルティース部312,313とは一体成形されているため、ステータ300Aの内部にロータ200Aを保持するためには、ステータ300Aは円周方向に少なくとも2以上に分割されていなくてはならない。そこで、この実施形態において、ステータ300Aは120°間隔で半径方向に沿って分割面301によって3分割されている。
各スロット部320内には電機子巻線Cが配線されるが、この第1実施形態において、電機子巻線Cは、ラジアルティース部311の周縁に沿わせて集中巻巻線として巻線される。
図5に三相交流電源(Vu,Vv,Vw)と電機子巻線Cの接続状態を示す。なお、図5において、U相,V相,W相中のアッパーラインが付されている巻線は、アッパーラインが付されていない巻線とは逆巻きであることを示しているが、本明細書では、逆巻きの巻線には便宜上アンダーラインを付している。
この三相集中巻電機子巻線のU相(U1,U2,U3)、V相(V1,V2,V3)、W相(W1,W2,W3)に対して、インバータで構成される三相交流電源より三相交流(Vu,Vv,Vw)を通電することにより、最外径面側のラジアルティース部311と、両側面のアキシャルティース部312,313とに、空間的・時間的に同極の回転磁界が発生し、ロータ200A側の界磁との間でマックスウェルの応力が働き、所定方向に回転トルクが発生する。
ロータ200Aがステータ300Aの内側に配置されることで、ロータ200Aのラジアル磁極部221とステータ300Aのラジアルティース部311とがラジアルエアギャップG1をもって対向し、ロータ200Aの2つのアキシャル磁極部222,223と、ステータ300Aのアキシャルティース部312,313とが2つのアキシャルエアギャップG2,G3をもって対向配置され、3つの磁気的に有効なエアギャップ面G1~G3が形成される。
再び図1を参照して、励磁鉄心400Aは、ロータ200Aの一方のアキシャル磁極部222(図1では左側面)に対向するように配置された第1励磁鉄心410と、ロータ200Aの他方のアキシャル磁極部223(図1では右側面)に対向するように配置された第2励磁鉄心420とを備えている。
第1励磁鉄心410および第2励磁鉄心420は、回転軸21と同軸的な環状鉄心であって、その一部はフラックスバリア部231およびフラックスゲート部232と対向するように配置されている。
第1励磁鉄心410および第2励磁鉄心420の各内周面には、リング状の励磁コイル430が回転軸21を周回するように設けられている。各励磁コイル430は、磁化方向が同一になるように接続されて1つの励磁コイル430として機能する有芯コイルになっており、励磁コイル430に直流電流を流すことで、有芯コイルによって回転軸21は磁石となる。
そこで、図1に示すように、第1励磁鉄心410側がN極で、第2励磁鉄心420側がS極に励磁されたとすると、図6,図16を併せて参照して、励磁磁束(フラックス)は、回転軸21のN極側→回転軸21と第1励磁鉄心410との間の空隙Gs(第1励磁エアギャップ)→第1励磁鉄心410→第1励磁鉄心410と図2(a)のロータ200Aの左側面側に存在する偶数番目の界磁磁極が有するフラックスゲート部232との間の空隙Gg(第2励磁エアギャップ)→偶数番目の界磁磁極(220b,220d,220f,220h)→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→ステータ300Aの環状鉄心310→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→奇数番目の界磁磁極(220a,220c,220e,220g)→図2(b)のロータ200Aの右側面側に存在する奇数番目の界磁磁極が有するフラックスゲート部232と第2励磁鉄心420との間の空隙Gg(第3励磁エアギャップ)→第2励磁鉄心420→回転軸21と第2励磁鉄心420との間の空隙Gs(第4励磁エアギャップ)→回転軸21のS極側へと流れ、偶数番目の界磁磁極(220b,220d,220f,220h)がN極、奇数番目の界磁磁極(220a,220c,220e,220g)がS極に励磁されることになる。
各永久磁石240は、そのN極を偶数番目の界磁磁極(220b,220d,220f,220h)側、S極を奇数番目の界磁磁極(220a,220c,220e,220g)側として、偶数番目の界磁磁極と奇数番目の界磁磁極との間に配置(埋設)される。
したがって、永久磁石240による磁束は、自己のN極→偶数番目の界磁磁極(220b,220d,220f,220h)のラジアル磁極部221およびアキシャル磁極部222,223→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→ステータ300Aの環状鉄心310→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→隣接する奇数番目の界磁磁極(220a,220c,220e,220g)→自己のS極へと循環する。
これにより、励磁コイル430の直流励磁による界磁磁束と永久磁石240による界磁磁束は、N極を構成する偶数番目の界磁磁極(220b,220d,220f,220h)→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→ステータ300Aの環状鉄心310→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→奇数番目の界磁磁極(220a,220c,220e,220g)の磁気回路を相互に相手の磁束を減少させることなく並列に流れ、それぞれ大きな磁束を保ちながらより大きな複合磁束を形成し、これが電機子の回転磁界の磁束と作用して、大きな回転トルクを発生させる。
なお、ステータ300Aの環状鉄心310と界磁磁極220との間のエアギャップG1,G2,G3、回転軸21と励磁鉄心410,420との間の空隙(第1励磁エアギャップ)Gs、ならびに、フラックスゲート部232と励磁鉄心410,420との間の空隙(第2励磁エアギャップ)Ggについては、磁気抵抗を小さくするため、それらの間の長さを相対的に短くし、フラックスゲート部232を除く界磁磁極220と励磁鉄心410,420との間の空隙Gbは、フラックスバリア部231を含めて磁気抵抗を大きくするため、それらの長さを相対的に長くする。
図16を参照して、N極界磁磁極(220b,220d,220f,220h)からS極界磁磁極(220a,220c,220e,220g)に流れる磁束は、環状鉄心310のラジアルティース部311と2つのアキシャルティース部312,313の3つの流れに分流する。ここで、回転軸21、励磁鉄心400A、界磁磁極220、ステータ300Aの環状鉄心310の透磁率は、空気の透磁率に比べて3ケタ以上大きいので、これらの部分における磁気抵抗は小さいため無視し、磁気抵抗の大きい空気層(すなわち、エアギャップ部G1~G3)や励磁鉄心400Aとフラックスゲート部232の空隙のみについて考えた場合、直流励磁磁束は、アンペアの周回積分の法則から次式1によって算出される。
上記式1の各パラメータは以下の通りである。
Φ:磁束量
I:直流電流
Sa:アキシャルエアギャップG2,G3の面積(一方のアキシャルエアギャップにおける界磁磁極と電機子鉄心の対向面積の総和の1/2)
Sr:ラジアルエアギャップの面積(ラジアルエアギャップにおける界磁磁極と電機子鉄心の対向面積の総和の1/2)
S1:励磁鉄心とフラックスゲート部の対向面積
S2:励磁鉄心と回転軸との対向面積
N:直流励磁コイル1個の巻数
g:エアギャップの長さ
c:励磁空隙の長さ
μ:空気の透磁率、永久磁石の透磁率
Φ:磁束量
I:直流電流
Sa:アキシャルエアギャップG2,G3の面積(一方のアキシャルエアギャップにおける界磁磁極と電機子鉄心の対向面積の総和の1/2)
Sr:ラジアルエアギャップの面積(ラジアルエアギャップにおける界磁磁極と電機子鉄心の対向面積の総和の1/2)
S1:励磁鉄心とフラックスゲート部の対向面積
S2:励磁鉄心と回転軸との対向面積
N:直流励磁コイル1個の巻数
g:エアギャップの長さ
c:励磁空隙の長さ
μ:空気の透磁率、永久磁石の透磁率
次に、図7を参照して、第1実施形態のステータ300Aの変形例を説明するが、上述した実施形態と同一または同一と見なされる箇所には同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
この変形例でのステータ300A’において、ラジアルティース部311と、2つのアキシャルティース部312,313とがそれぞれ独立して形成されており、それらがロータ200Aを挟むようにコ字型(門型)に配置されている。
ラジアルティース部311は、ロータ200Aの外周面に対して同心円状に9箇配置されている。ラジアルティース部311には、電機子巻線Cが巻回されている。基本的な構造は、上述したステータ300Aのラジアルティース部311と同様である。
アキシャルティース部312,313は、中心から半径方向の外側に向かって円周方向の幅が漸次大きくなる扇状に形成されており、それらが円周方向に複数、この例では9個が環状に配置されている。アキシャルティース部312,313には、それぞれ電機子巻線Cが巻回されている。
ラジアルティース部311と、2つのアキシャルティース部312,313に対して図8に示すような三相交流結線を施し、そこに三相交流を通電することにより、最外径面側のラジアルティース部311と、両側面のアキシャルティース部312,313とに、空間的・時間的に同一極性の回転磁界が発生し、ロータ200A側の界磁との間でマックスウェルの応力が働き、所定方向に回転トルクおよび出力が発生する。
この第1実施形態によれば、直流励磁磁石による界磁と永久磁石による界磁とを組み合わせたハイブリッド型の界磁を形成することにより、始動から加速の段階では直流励磁磁石による大きなトルクを利用して立ち上がり、高速回転時には、直流励磁電流を減らし、弱め界磁のための電流を流すことなく、永久磁石の磁束のみで運転することにより、電力消費を効率的に行え、無駄な電力の消費を抑えることができる。
次に、図9~図15、図17を参照して、第2実施形態に係るアウターロータ式のハイブリッド励磁型同期電動機について説明する。
図9(図11のA-O-B線断面図)に示すように、この第2実施形態の同期電動機100B(以下、単に電動機100Bということがある)は、強磁性体からなる固定軸25と、固定軸25に固定されたステータ300Bと、固定軸25に軸受部材41,41を介して回転可能に支持されたケーシング500Bと、ケーシング500Bの内面に設けられた界磁を有するロータ200Bと、界磁を励磁する励磁コイル430が巻回された励磁鉄心400Bとを有し、ステータ300Bの外周面側にロータ200Bが配置されたアウターロータ式のハイブリッド励磁型同期電動機である。
ケーシング500Bは、ステータ300Bが固定される固定軸25の軸線方向に沿って2分割されており、一方の第1ケーシング510(ケーシング本体)は、円筒カップ状に形成されており、その中央部分には、固定軸25が挿通される挿通孔512が設けられている。
他方の第2ケーシング520(蓋部材)は、第1ケーシング510の開口部511を塞ぐ蓋部材として形成され、その中央部分には、固定軸25が挿通される挿通孔522が設けられている。ケーシング500Bには、例えばアルミニウムなどの非磁性体が用いられる。
第1ケーシング510と第2ケーシング520の開口部側にはともに、フランジ部511,521が形成されており、フランジ部412,422同士を互いに突き合わせた状態で、図示しない例えばネジによってネジ止めすることにより、ケーシング510,520同士が強固に連結される。第一ケーシング510と第二ケーシング520は溶接接合されてもよい。
ケーシング500Bは、上記挿通孔512,522の部分にラジアル軸受け41,41を有し、ラジアル軸受け41,41を介して固定軸25に支持されている。
図10(a)および図11を併せて参照して、ロータ200Bは、ステータ300Bのラジアル面に対してラジアルエアギャップG1を介して対向配置されるラジアル磁極部251と、ステータ300Bの2つアキシャル面に対してアキシャルエアギャップG2,G3を介して対向配置される2つのアキシャル磁極部252,253とを有する複数個(この実施形態では8個)の界磁磁極250を備えている。
界磁磁極250は、例えば電磁鋼板等の強磁性体を固定軸25の軸線方向に沿って積層することにより形成されるが、これ以外に焼結磁心や圧粉磁心などが用いられてもよい。
この第2実施形態において、界磁磁極250は、ラジアル磁極部251の両端(固定軸25の軸線方向に沿った両端)から、アキシャル磁極部252,253が固定軸25側に向けてほぼ直角に一体的に折り曲げられた断面コ字状(門形状)に形成されている。アキシャル磁極部252,253は、基端側(ラジアル界磁磁極251側)から自由端側(固定軸25側)に向かうにつれて円周方向の幅が漸次小さくなる扇状に形成されている。
2つのアキシャル磁極部252,253のうち、一方のアキシャル磁極部252(図10では左側)には、励磁鉄心400B(410,420)との間で磁束を通り易くするため、励磁鉄心400Bと界磁鉄心250との間の空隙を小さく取り、磁気抵抗を小さくする機能を持たせたフラックスゲート部261が設けられている。
フラックスゲート部261は、上記第1実施形態と同じく、アキシャル磁極部252のティース面から突出した凸部からなるが、励磁鉄心400Bとの間に磁気抵抗が小さくなるような空隙が存在するのであれば、アキシャル磁極部252は単なる平坦面であってもよい。
これに対し、他方のアキシャル磁極部253(図10では右側)には、励磁鉄心400B(410,420)との間で磁束を通りにくくするため、励磁鉄心400Bとの間の空隙を大きく取り、磁気抵抗を大きくする機能を持たせたフラックスバリア部262が設けられている。
フラックスバリア部262は、フラックスゲート部261とは逆に、励磁鉄心400Bとの空隙距離が長くなるようにアキシャル磁極部253から励磁鉄心400Bとは離反する方向(内側)に凹んだ凹部からなるが、励磁鉄心400Bとの間に磁気抵抗が大きくなるような空隙が存在するのであれば、アキシャル磁極部253は単なる平坦面であってもよい。
フラックスゲート部261とフラックスバリア部262は、上記第1実施形態と同じく、各アキシャル磁極部252,253の内径側(固定軸25の軸中心側)に配置されている。
この第2実施形態においても、界磁磁極250は、8極(250a~250h)分が設けられているが、図11(a)に示すロータ200Bの左側面(一方の励磁鉄心410と対向する側の側面)において、各界磁磁極250のうち、偶数番目の界磁磁極250(250b,250d,250f,250h)には、フラックスゲート部261が配置されており、奇数番目の界磁磁極250(250a,250c,250e,250g)には、フラックスバリア部262が配置されている。
これに対して、図11(b)に示すロータ200Bの右側面(他方の励磁鉄心420と対向する側の側面)において、各界磁磁極250のうち、奇数番目の界磁磁極250(250a,250c,250e,250g)には、フラックスバリア部262が配置されており、偶数番目の界磁磁極250(250b,250d,250f,250h)には、フラックスゲート部261が配置されている。
フラックスゲート部232(261)とフラックスバリア部231(262)との考えられる組み合わせは次の表1に示す3通りである。
この第2実施形態においても、図10(a),図11に示すように、奇数番目の界磁磁極250(250a,250c,250e,250g)と、偶数番目の界磁磁極250(250b,250d,250f,250h)との間には、それぞれ、永久磁石260が埋め込まれている。
この第2実施形態において、図10(a)に示すように、永久磁石260には、ラジアル磁極部251の端面に沿って配置される第1永久磁石260Aと、アキシャル磁極部252,253の各端面に沿って配置される第2,第3永久磁石260B,260Bの3つの永久磁石が含まれている。
各永久磁石260A,260B,260Bは、ともに角柱状として分離(分割)して形成されているが、各界磁磁極250の極性の並び順に沿って回転方向に着磁磁化されている。
なお、図10(b)に示すように、フラックスバリア部262を有する側のアキシャル磁極部253の全面をフラットに形成し、第2励磁鉄心420と例えば3mm以上の空隙間隔d2をもって対向させて、アキシャル磁極部253のうち第2励磁鉄心420と対向する面をフラックスリア部262としてもよく(フラックスバリアがフラットで、フラックスゲートが凸の組合せ)、 これによれば、アキシャル磁極部253にフラックスバリアとしての凹部を形成する必要がなく、その分、アキシャル磁極部253側の端面に取り付けられる永久磁石260Bの磁束を100%有効に使うことができる。
後述する直流励磁によって、例えば図11に示すように、偶数番目の界磁磁極250(250b,250d,250f,250h)がN極、奇数番目の界磁磁極250(250a,250c,250e,250g)がS極に励磁されるとすれば、永久磁石260(260A,各260B)は、そのN極を偶数番目の界磁磁極250側、S極を奇数番目の界磁磁極250側に向けて配置される。永久磁石260には、好ましくはネオジム磁石が用いられるが、これ以外の永久磁石が用いられてもよい。
図12および図13を参照して、ステータ300Bは、電機子としての環状鉄心330を有し、この環状鉄心330は、図9に示すように、アルミニウム材や合成樹脂材等の非磁性体からなる支持部材340を介して固定軸25に固定される。
環状鉄心330は、円盤状に打ち抜かれた例えば電磁鋼板を、軸線方向(図9では左右方向)に複数枚積層することにより構成され、積層状態における半径方向に沿った断面は四角形状であり、巻線を巻きやすくするため円周方向に複数に分割されていてもよい。環状鉄心330は、電磁鋼鈑積層鉄心のほかに、圧粉磁心もしくは焼結磁心であってもよい。
この第2実施形態において、環状鉄心330には、電機子巻線Cを巻回するためのスロット(溝)331が、環状鉄心330の中心線を旋回するように環状に形成されている。すなわち、スロット331は、同一の半径線上において環状鉄心21の外径面、両側面および内径面にかけて一連に形成されている。
スロット331は、その複数個が環状鉄心330の円周方向に沿って所定の間隔で配置されており、その各々に電機子巻線Cがトロイダル巻線として巻線される。この第2実施形態に係る電動機100Bは三相8極であり、スロット331は、15°間隔で24箇所に設けられており、隣接するスロット331,331の間の鉄心部分が、電機子ティース332として作用する。
図13の結線図に、図12における三相8極のトロイダル巻線と、三相交流電源(Vu,Vv,Vw)との接続状態を示す。なお、図12,図13において、U相,V相,W相中のアッパーラインが付されている巻線は、アッパーラインが付されていない巻線とは逆巻きであることを示しているが、本明細書では、逆巻きの巻線には便宜上アンダーラインを付している。
このトロイダル巻線のU相(U1+U2+U3+U4,U1+U2+U3+U4)、V相(V1+V2+V3+V4,V1+V2+V3+V4)、W相(W1+W2+W3+W4,W1+W2+W3+W4)に対して、インバータで構成される三相交流電源より三相交流(Vu,Vv,Vw)を通電することにより、環状鉄心330には、最外径面側のラジアル部と、両側面のアキシャル部とに、空間的・時間的に同一極性の回転磁界が発生し、ロータ200B側の界磁との間でマックスウェルの応力が働き、所定方向に回転トルクが発生する。
再び図9を参照して、励磁鉄心400Bは、界磁磁極250の一方のアキシャル磁極部252(図9では左側面)に対向するように配置された第1励磁鉄心410と、界磁磁極250の他方のアキシャル磁極部253(図1では右側面)に対向するように配置された第2励磁鉄心420とを備えている。
第1励磁鉄心410および第2励磁鉄心420は、固定軸25を中心とする環状鉄心であって、固定軸25の外周面に圧入固定されている。第1励磁鉄心410および第2励磁鉄心420には、固定軸25を中心に励磁コイル430が巻回されている。
図9において左右に分かれている励磁コイル430は、互いに結線されて1つの励磁コイル430として機能し、固定軸25を励磁する有芯コイルである。励磁コイル430に直流電流を流すことで、有芯コイルである固定軸25は磁石となる。
そこで、図9のように、第1励磁コイル410側がN極で、第2励磁コイル420側がS極に励磁されたとすると、励磁磁束(フラックス)は、固定軸25のN極側→第1励磁鉄心410→第1励磁鉄心410と図11(a)のロータ200Bの左側面側に存在する偶数番目の界磁磁極(252b,252d,252f,252h)が有するフラックスゲート部261との間の空隙Gg→偶数番目の界磁磁極(252b,252d,252f,252h)→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→ステータ300Bの環状鉄心310→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→奇数番目の界磁磁極(253a,253c,253e,253g)→図11(b)のロータ200Bの右側面側に存在する奇数番目の界磁磁極(253a,253c,253e,253g)が有するフラックスゲート部261と第2励磁鉄心420との間の空隙Gg→第2励磁鉄心420→固定軸25のS極側へと流れる直流磁気回路が形成され、偶数番目の界磁磁極(252b,252d,252f,252h)がN極、奇数番目の界磁磁極(253a,253c,253e,253g)がS極に励磁される。
永久磁石260(260A,260B)は、そのN極を偶数番目の界磁磁極(250b,250d,250f,250h)側、S極を奇数番目の界磁磁極(250a,250c,250e,250g)側として、偶数番目の界磁磁極と奇数番目の界磁磁極との間に配置(埋設)される。
したがって、永久磁石260による磁束は、自己のN極→偶数番目の界磁磁極(250b,250d,250f,250h)のラジアル磁極部251およびアキシャル磁極部252,253→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→ステータ300Bの環状鉄心310→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→奇数番目の界磁磁極(250a,250c,250e,250g)→自己のS極へと循環する。
これにより、励磁コイル430の直流励磁による界磁磁束と永久磁石260による界磁磁束は、N極を構成する偶数番目の界磁磁極(250b,250d,250f,250h)→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→ステータ300Aの環状鉄心310→ラジアルエアギャップG1およびアキシャルエアギャップG2,G3→奇数番目の界磁磁極(250a,250c,250e,250g)の磁気回路を相互に相手の磁束を減少させることなく並列に同一方向に流れ、それぞれ大きな磁束を保ちながら大きな複合磁束を形成し、これが電機子の回転磁界の磁束と作用して、より大きな回転トルクを発生させる。
図17に示すように、N極界磁磁極(250b,250d,250f,250h)からS極界磁磁極(250a,250c,250e,250g)に流れる磁束は、ステータ300Aの環状鉄心330のラジアル部と2つのアキシャル部の3つの流れに分流する。固定軸25、励磁鉄心400B、界磁磁極250、環状鉄心310の透磁率は、空気の透磁率に比べて3ケタ以上大きいので、これらの部分における磁気抵抗は小さいため無視し、磁気抵抗の大きい空気層(すなわち、エアギャップ部G1~G3)や励磁鉄心とフラックスゲート部261の空隙のみについて考えた場合、アンペアの周回積分の法則から、直流励磁磁束は、次式2によって算出される。
上記数2の各パラメータは以下の通りである。
Φ:磁束量
I:直流電流
Sa:アキシャルエアギャップG2,G3の面積(界磁磁極のアキシャル磁極部222,223と電機子鉄心のアキシャルティース部312,313との対向面積の総和の1/2)
Sr:ラジアルエアギャップの面積(界磁磁極のラジアル磁極部221と電機子鉄心のラジアルティース部311との対向面積の総和の1/2)
S1:励磁鉄心とフラックスゲート部の対向面積
N:直流励磁コイル1個の巻数
g:エアギャップの長さ
c:励磁空隙の長さ
μ:空気の透磁率
Φ:磁束量
I:直流電流
Sa:アキシャルエアギャップG2,G3の面積(界磁磁極のアキシャル磁極部222,223と電機子鉄心のアキシャルティース部312,313との対向面積の総和の1/2)
Sr:ラジアルエアギャップの面積(界磁磁極のラジアル磁極部221と電機子鉄心のラジアルティース部311との対向面積の総和の1/2)
S1:励磁鉄心とフラックスゲート部の対向面積
N:直流励磁コイル1個の巻数
g:エアギャップの長さ
c:励磁空隙の長さ
μ:空気の透磁率
次に、図14,15を参照して、第2実施形態に係る永久磁石型同期電動機100Bのステータの変形例について説明する。
この変形例において、図14に示す構成のステータ300B’を備える。このステータ300B’において、上記第2実施形態でのステータ300Bと同一もしくは同一と見なされてよい要素には同じ参照を付している。
ステータ300B’は、環状に形成された断面四角形の鉄心330を有し、この環状鉄心330は、上記第1実施形態と同じく、非磁性体からなる支持部材340を介して固定軸25に固定される。
なお、環状鉄心330は、固定軸25に直接固定されてもよい。また、支持部材340は磁性体材料が用いられてもよい。さらに、環状鉄心330には、電磁鋼鈑積層鉄心、圧粉磁心もしくは焼結磁心などが用いられてよい。
このステータ300B’は、三相9スロットで、三相8極の回転磁界を作ることができ、環状鉄心330には40°間隔で9個の電機子ティース332(332a~332i)が設けられる。
この実施形態において、電機子ティース332(332a~32i)はロータ200B側の界磁との間で、1つのラジアルエアギャップG1と2つのアキシャルエアギャップG2,G3の3つのエアギャップを形成して有効な回転トルクが得られるようにするため、電機子ティース332をサドル形状とし、各電機子スロット331に集中巻電機子巻線Cを施すようにしている。
環状鉄心330には、電機子巻線Cが施されるスロット331が円周方向に沿って所定の間隔をもって配置されている(この例で、そのスロット数は9個)。
隣接するスロット331間が電機子ティース332となるが、この変形例において、電機子ティース332は、環状鉄心330の外径面および両側面の3面(ラジアル側の1面とアキシャル側の2面)を含み、円周方向の幅が半径方向外側に向けて漸次大きくなるサドル状(立体台形の扇状)に形成されている。
すなわち、この電機子ティース332は、1つのラジアルティース部311と2つのアキシャルティース部312,313の機能を備え、対向する界磁磁極との間に、それぞれラジアルエアギャップG1と2つのアキシャルエアギャップG2,G3を形成する。
スロット331内に電機子巻線Cが配線されるが、この変形例において、電機子巻線Cは、図14(c)に示すように、電機子ティース220の外径面(ラジアルティース部)および両側面(アキシャルティース部)の各周縁に沿わせて三次元集中巻きとして巻線される。
図15の結線図に、図14における三相集中巻電機子巻線と、三相交流電源(Vu,Vv,Vw)との接続状態を示す。なお、図14,図15において、U相,V相,W相中のアッパーラインが付されている巻線は、アッパーラインが付されていない巻線とは逆巻きであることを示しているが、本明細書では、逆巻きの巻線には便宜上アンダーラインを付している。
この三相集中巻電機子巻線のU相(U1,U2,U3)、V相(V1,V2,V3)、W相(W1,W2,W3)に対して、インバータで構成される三相交流電源より三相交流(Vu,Vv,Vw)を通電することにより、環状鉄心21には、最外径面側のラジアルティース部と、両側面のアキシャルティース部とに、空間的・時間的に同極の回転磁界が発生し、ロータ3B側の界磁との間でマックスウェルの応力が働き、所定方向に回転トルクが発生する。
以上説明したように、本発明によれば、ステータ側とロータ側との間に、1つのラジアルエアギャップ面と2つのアキシャルエアギャップを設け、同一回転角の位置において、この3つのエアギャップにおける磁界の極性を、電機子にあっては時間的および空間的に同極性となるようにし、界磁にあっては空間的に同極性となるようにしたことにより、モータトルクをより大きくし、トルク密度・出力密度をより増大させたハイブリッド励磁型同期電動機を得ることができる。
また、直流励磁磁石による界磁と永久磁石による界磁の2種類の界磁を組み合わせた複合励磁型の界磁を形成するとともに、永久磁石による磁束の流れと直流励磁による磁束の流れが互いに独立して並列に流れるようにしたことにより、始動から加速の段階においては直流励磁磁束を多くして大きなトルクを出すことができるとともに、高速運転時には、直流励磁電流を減らすことによって、永久磁石界磁のみの界磁のみの界磁と異なり、弱め界磁のための無駄な電力を消費しないので、高効率の高速化が可能となる。
100A ハイブリッド励磁型同期電動機(インナーロータ型)
100B ハイブリッド励磁型同期電動機(アウターロータ型)
200A ロータ(インナーロータ型)
200B ロータ(アウターロータ型)
210 支持部材
220 界磁磁極
221 ラジアル磁極部
222,223 アキシャル磁極部
231,261 フラックスバリア部
232,262 フラックスゲート部
240A,240B 永久磁石
250 界磁磁極
251 ラジアル磁極部
252,253 アキシャル磁極部
260A,260B 永久磁石
300A ステータ(インナーロータ型)
300B ステータ(アウターロータ型)
310 環状鉄心
311 ラジアルティース部
312,313 アキシャルティース部
320 支持部材
400A 励磁鉄心(インナーロータ型)
400B 励磁鉄心(アウターロータ型)
410 第1励磁鉄心
420 第2励磁鉄心
430 励磁コイル
G1 ラジアルエアギャップ
G2,G3 アキシャルエアギャップ
Gg 第2、第3励磁エアギャップ(第5、第6励磁エアギャップ)
Gs 第1、第4励磁エアギャップ)
100B ハイブリッド励磁型同期電動機(アウターロータ型)
200A ロータ(インナーロータ型)
200B ロータ(アウターロータ型)
210 支持部材
220 界磁磁極
221 ラジアル磁極部
222,223 アキシャル磁極部
231,261 フラックスバリア部
232,262 フラックスゲート部
240A,240B 永久磁石
250 界磁磁極
251 ラジアル磁極部
252,253 アキシャル磁極部
260A,260B 永久磁石
300A ステータ(インナーロータ型)
300B ステータ(アウターロータ型)
310 環状鉄心
311 ラジアルティース部
312,313 アキシャルティース部
320 支持部材
400A 励磁鉄心(インナーロータ型)
400B 励磁鉄心(アウターロータ型)
410 第1励磁鉄心
420 第2励磁鉄心
430 励磁コイル
G1 ラジアルエアギャップ
G2,G3 アキシャルエアギャップ
Gg 第2、第3励磁エアギャップ(第5、第6励磁エアギャップ)
Gs 第1、第4励磁エアギャップ)
Claims (3)
- 電機子と直流励磁鉄心とを有するステータと、上記直流励磁鉄心により励磁される界磁を有するロータとを含み、上記ステータの内周面側に上記ロータが配置されているインナーロータ式の同期電動機において、
上記界磁は、強磁性体からなる偶数個の界磁磁極を有し、上記各界磁磁極が上記ロータの円周方向に所定の間隔をもって配置された状態で非磁性体の支持部材を介して強磁性体の回転軸に取り付けられ、上記界磁磁極の各々は、外径側の1つのラジアル面と、上記回転軸の軸方向に沿った両側面側の2つのアキシャル面とを有し、
上記電機子は、環状鉄心を備え、上記環状鉄心には、上記界磁磁極の上記1つのラジアル面と上記2つのアキシャル面とにそれぞれエアギャップを介して対向する1つのラジアル側ティース部と2つのアキシャル側ティース部の3つのティース部を含む電機子ティースが円周方向に所定の間隔をもって設けられており、
上記直流励磁鉄心は、上記界磁磁極の上記2つのアキシャル面の一方と対向する第1励磁鉄心および上記2つのアキシャル面の他方と対向する第2励磁鉄心と、上記回転軸を周回するようにリング状に巻回され、上記第1および第2の各励磁鉄心に磁束を与える直流励磁コイルとを有し、
上記界磁磁極のうちの奇数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル面に磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル面には磁束を通すフラックスゲート部が形成され、
上記偶数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル面に磁束を通すフラックスゲート部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル面には磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、
上記直流励磁コイルの起磁力により発生する磁束によって、上記奇数番目もしくは上記偶数番目のいずれか一方の界磁磁極がN極、いずれか他方の界磁磁極がS極に励磁され、
上記奇数番目の界磁磁極と上記偶数番目の界磁磁極との間には、上記各界磁磁極の極性の並び順に沿って回転方向に着磁磁化された板状の永久磁石が配置され、
直流励磁による磁束と永久磁石による磁束の2つの界磁磁束を利用することを特徴とするハイブリッド励磁型同期電動機。 - 電機子と直流励磁鉄心とを有するステータと、上記直流励磁鉄心により励磁される界磁を有するロータとを含み、上記ステータの外周面側に上記ロータが配置されているアウターロータ式の同期電動機において、
上記ロータは、強磁性体の固定軸に軸受部材を介して回転可能に支持される非磁性体からなるケーシングと、上記ケーシングの内周面側に取り付けられる界磁とを含み、
上記界磁は、上記ロータの円周方向に所定の間隔をもって配置された強磁性体からなる偶数個の界磁磁極を備え、上記界磁磁極の各々は、上記ケーシングの円周側の内周面に配置される1つのラジアル磁極部と上記ケーシングの上記固定軸の軸方向に沿った両側の内周面に配置される2つのアキシャル磁極部とを有し、
上記電機子は、内周側が非磁性体の支持部材を介して上記固定軸に固定される強磁性体からなる環状鉄心を備え、上記環状鉄心には、上記各界磁磁極の上記1つのラジアル磁極部と上記2つのアキシャル磁極部とにそれぞれエアギャップを介して対向する1つのラジアル側ティース部と2つのアキシャル側ティース部の3つのティース部を含む電機子ティースが円周方向に所定の間隔をもって設けられており、
上記直流励磁鉄心は、上記界磁磁極の上記2つのアキシャル磁極部の一方と対向する第1励磁鉄心および上記2つのアキシャル磁極部の他方と対向する第2励磁鉄心と、上記固定軸を周回するようにリング状に巻回され、上記第1および第2の各励磁鉄心に磁束を与える直流励磁コイルとを有し、
上記界磁磁極のうちの奇数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル磁極部に磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル磁極部には磁束を通すフラックスゲート部が形成され、
上記偶数番目の界磁磁極には、上記第1励磁鉄心と対向する側の一方のアキシャル磁極部に磁束を通すフラックスゲート部が形成され、上記第2励磁鉄心と対向する側の他方のアキシャル磁極部には磁束を遮断するフラックスバリア部が形成され、
上記直流励磁コイルの起磁力により発生する磁束によって、上記奇数番目もしくは上記偶数番目のいずれか一方の界磁磁極がN極、いずれか他方の界磁磁極がS極に励磁され、
上記奇数番目の界磁磁極と上記偶数番目の界磁磁極の互いに対向する上記1つのラジアル磁極部および上記2つのアキシャル磁極部の円周方向の各端面間には、上記各界磁磁極の極性の並び順に沿って回転方向に着磁磁化された板状の永久磁石が配置され、
直流励磁による磁束と永久磁石による磁束の2つの界磁磁束を利用することを特徴とするハイブリッド励磁型同期電動機。 - 上記永久磁石には、上記ラジアル磁極部の端面に沿って配置される第1永久磁石と、上記各アキシャル磁極部の端面に沿って配置される第2,第3永久磁石とが含まれ、その各々が分離して配置されていることを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド励磁型同期電動機。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015520748A JP5951897B1 (ja) | 2015-02-23 | 2015-02-23 | 同期電動機 |
PCT/JP2015/054962 WO2016135813A1 (ja) | 2015-02-23 | 2015-02-23 | 同期電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/054962 WO2016135813A1 (ja) | 2015-02-23 | 2015-02-23 | 同期電動機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016135813A1 true WO2016135813A1 (ja) | 2016-09-01 |
Family
ID=56375239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/054962 WO2016135813A1 (ja) | 2015-02-23 | 2015-02-23 | 同期電動機 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5951897B1 (ja) |
WO (1) | WO2016135813A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113113987A (zh) * | 2020-01-13 | 2021-07-13 | 浙江盘毂动力科技有限公司 | 一种转子组件 |
WO2023026371A1 (ja) * | 2021-08-24 | 2023-03-02 | 川崎重工業株式会社 | ロータ、モータ、及びロータの製造方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116658520B (zh) * | 2023-05-05 | 2024-06-11 | 淮阴工学院 | 一种外转子径向六极三自由度交直流混合磁轴承及参数设计方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06351206A (ja) * | 1993-04-14 | 1994-12-22 | Meidensha Corp | ハイブリッド励磁形永久磁石同期回転機 |
JP2005168245A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機 |
WO2013128970A1 (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | ハイブリッド励磁式回転電機 |
WO2014196218A1 (ja) * | 2013-06-04 | 2014-12-11 | Narita Kenji | 直流励磁界磁型同期電動機 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58212356A (ja) * | 1982-06-01 | 1983-12-10 | Fanuc Ltd | サ−ボモ−タ用同期電動機 |
FR2645364B1 (fr) * | 1989-04-04 | 1996-01-26 | Banon Louis | Machine polyphasee synchrone a aimants permanents |
KR20130029659A (ko) * | 2011-09-15 | 2013-03-25 | 삼성전기주식회사 | 스위치드 릴럭턴스 모터 |
CN102716780B (zh) * | 2012-06-29 | 2014-12-03 | 冯桂宏 | 组合式定转子永磁外转子电动机直驱立磨磨盘 |
-
2015
- 2015-02-23 JP JP2015520748A patent/JP5951897B1/ja not_active Expired - Fee Related
- 2015-02-23 WO PCT/JP2015/054962 patent/WO2016135813A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06351206A (ja) * | 1993-04-14 | 1994-12-22 | Meidensha Corp | ハイブリッド励磁形永久磁石同期回転機 |
JP2005168245A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機 |
WO2013128970A1 (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | ハイブリッド励磁式回転電機 |
WO2014196218A1 (ja) * | 2013-06-04 | 2014-12-11 | Narita Kenji | 直流励磁界磁型同期電動機 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113113987A (zh) * | 2020-01-13 | 2021-07-13 | 浙江盘毂动力科技有限公司 | 一种转子组件 |
WO2023026371A1 (ja) * | 2021-08-24 | 2023-03-02 | 川崎重工業株式会社 | ロータ、モータ、及びロータの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5951897B1 (ja) | 2016-07-13 |
JPWO2016135813A1 (ja) | 2017-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5851654B1 (ja) | 同期電動機 | |
JP5647307B1 (ja) | 直流励磁界磁型同期電動機 | |
WO2014188737A1 (ja) | 永久磁石型同期電動機 | |
JP5347587B2 (ja) | クローポール型モータ | |
JP5857799B2 (ja) | ハイブリッド励磁式回転電機 | |
JP5610989B2 (ja) | 回転電動機 | |
JP6139007B2 (ja) | 回転電気機械 | |
JP6789451B1 (ja) | ハイブリッド界磁式ダブルギャップ同期機および駆動システム | |
JP2011078202A (ja) | アキシャルギャップモータ | |
JP5951897B1 (ja) | 同期電動機 | |
JP7047337B2 (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
JP6260994B2 (ja) | アキシャルギャップ形モータ | |
JP6408766B2 (ja) | アキシャル立体ギャップ式回転電機 | |
WO2020194593A1 (ja) | 回転電機 | |
JP2014050254A (ja) | 励磁式回転電機 | |
JP2009027849A (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
JP6895909B2 (ja) | ハイブリッド界磁式ダブルギャップ同期機 | |
JP2012165506A (ja) | アキシャルギャップモータ | |
JP2014073011A (ja) | 回転電機用ステータ及び回転電機 | |
JP5151183B2 (ja) | アキシャルギャップ型回転電機及び圧縮機 | |
JP6282479B2 (ja) | アキシャルギャップ形モータ | |
JP2018148675A (ja) | 回転電機のステータ | |
JP2009273231A (ja) | ハイブリッド励磁モータ | |
JP2016140219A (ja) | 回転電機 | |
JP2008211892A (ja) | アキシャルギャップ型回転電機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2015520748 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15883113 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15883113 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |