JP2000245085A - モータ - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
- H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
Abstract
(57)【要約】
【課題】 集中巻を施したステータであり、かつ、永久
磁石埋込み型ロータを有したモータでは、磁石外側のロ
ータコア外周部が磁束通路となるため、ステータからの
磁束が偏って磁束密度の変化が大きくなる。その結果、
ロータ３１０に埋め込んだ磁石に渦電流が発生し磁石が
発熱して不可逆な熱減磁を起こしてしまう。 【解決手段】 本発明のモータ１０は、永久磁石１２を
埋め込んだロータ１４とティースに巻線を集中巻したス
テータとを備え永久磁石はステータに向かう面で分割
し、この分割した永久磁石片間に電気絶縁性部を介在さ
せた構造を有する。この構成により、１つの永久磁石を
電気的に分割し、渦電流の発生を抑えることができる。
その結果、発熱が抑制され、永久磁石の熱減磁を防止す
ることができる。
磁石埋込み型ロータを有したモータでは、磁石外側のロ
ータコア外周部が磁束通路となるため、ステータからの
磁束が偏って磁束密度の変化が大きくなる。その結果、
ロータ３１０に埋め込んだ磁石に渦電流が発生し磁石が
発熱して不可逆な熱減磁を起こしてしまう。 【解決手段】 本発明のモータ１０は、永久磁石１２を
埋め込んだロータ１４とティースに巻線を集中巻したス
テータとを備え永久磁石はステータに向かう面で分割
し、この分割した永久磁石片間に電気絶縁性部を介在さ
せた構造を有する。この構成により、１つの永久磁石を
電気的に分割し、渦電流の発生を抑えることができる。
その結果、発熱が抑制され、永久磁石の熱減磁を防止す
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石を埋め込
んだロータを有したモータに関するものである。特に、
永久磁石を電気的に分割した構成とすることにより、渦
電流の発生を抑え、熱減磁を防止することのできるモー
タに関する。
んだロータを有したモータに関するものである。特に、
永久磁石を電気的に分割した構成とすることにより、渦
電流の発生を抑え、熱減磁を防止することのできるモー
タに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図１１に示すような、永久磁石３
１２を埋め込んだロータ３１０有し、そのロータ３１０
を、巻線を集中巻したステータ（図示せず）の中に配置
することにより、マグネットトルクばかりでなくリラク
タンストルクをも利用して駆動する、永久磁石を埋め込
んだロータ（以下、永久磁石埋込み型ロータという）を
有したモータがある。
１２を埋め込んだロータ３１０有し、そのロータ３１０
を、巻線を集中巻したステータ（図示せず）の中に配置
することにより、マグネットトルクばかりでなくリラク
タンストルクをも利用して駆動する、永久磁石を埋め込
んだロータ（以下、永久磁石埋込み型ロータという）を
有したモータがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の永久磁石埋込み型ロータを有したモータにおい
ては、次の課題がある。複数のステータティース間に構
成される複数のスロットにおいて、少なくとも１つ以上
のスロット部を跨いで、巻線を配したことを特徴とし、
１つの巻線ピッチの間に、異なる相の巻線の一部が存在
するいわゆる分布巻方式によりスロット部に巻線を施し
てコイル部を形成した分布巻のステータを備えたモータ
の場合に比較して、１つのステータティースに１つの相
の巻線を巻いた集中巻のステータを備えたモータの場
合、モータの回転時にロータ３１０と鎖交する磁束の変
化が大きいので、ロータ３１０に埋め込んだ磁石３１２
に大きな渦電流が発生し磁石が発熱して不可逆な熱減磁
を起こしてしまう。
この種の永久磁石埋込み型ロータを有したモータにおい
ては、次の課題がある。複数のステータティース間に構
成される複数のスロットにおいて、少なくとも１つ以上
のスロット部を跨いで、巻線を配したことを特徴とし、
１つの巻線ピッチの間に、異なる相の巻線の一部が存在
するいわゆる分布巻方式によりスロット部に巻線を施し
てコイル部を形成した分布巻のステータを備えたモータ
の場合に比較して、１つのステータティースに１つの相
の巻線を巻いた集中巻のステータを備えたモータの場
合、モータの回転時にロータ３１０と鎖交する磁束の変
化が大きいので、ロータ３１０に埋め込んだ磁石３１２
に大きな渦電流が発生し磁石が発熱して不可逆な熱減磁
を起こしてしまう。
【０００４】このことを、さらに詳しく説明する。一般
に次の式に示すように、渦電流損Ｗ eは、最大動作磁束
密度Ｂmの２乗に比例する。
に次の式に示すように、渦電流損Ｗ eは、最大動作磁束
密度Ｂmの２乗に比例する。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここで、Ｐtは消費電力、ｔは磁束の鎖交
する板の幅、ρは固有抵抗、ｆは励磁周波数である。分
布巻きのステータを備えたモータと比較して、集中巻の
ステータを備えたモータでは、ロータに流れる磁束の変
化が大きいので、上式において最大動作磁束密度Ｂmが
大きく、渦電流損Ｗeが大きくなる。
する板の幅、ρは固有抵抗、ｆは励磁周波数である。分
布巻きのステータを備えたモータと比較して、集中巻の
ステータを備えたモータでは、ロータに流れる磁束の変
化が大きいので、上式において最大動作磁束密度Ｂmが
大きく、渦電流損Ｗeが大きくなる。
【０００７】なお、集中巻を施したステータであって
も、永久磁石をロータ外壁面に張りつけたロータを有し
たモータであれば、磁束密度の変化はそれほど大きくな
く、特に渦電流損による磁石の熱減磁が問題となること
はない。しかし、集中巻を施したステータであり、か
つ、永久磁石埋込み型ロータを有したモータでは、磁石
外側のロータコア３１４外周部が磁束通路となるため、
ステータからの磁束が偏って磁束密度の変化が大きくな
る。その結果、ロータ３１０に埋め込んだ磁石３１２に
渦電流が発生し磁石が発熱して不可逆な熱減磁を起こし
てしまう。
も、永久磁石をロータ外壁面に張りつけたロータを有し
たモータであれば、磁束密度の変化はそれほど大きくな
く、特に渦電流損による磁石の熱減磁が問題となること
はない。しかし、集中巻を施したステータであり、か
つ、永久磁石埋込み型ロータを有したモータでは、磁石
外側のロータコア３１４外周部が磁束通路となるため、
ステータからの磁束が偏って磁束密度の変化が大きくな
る。その結果、ロータ３１０に埋め込んだ磁石３１２に
渦電流が発生し磁石が発熱して不可逆な熱減磁を起こし
てしまう。
【０００８】本発明は、上記課題を解決するもので、渦
電流損の発生が少なく、ロータに埋め込んだ磁石の熱減
磁を防止することのできる永久磁石埋込み型ロータを有
したモータを提供することを目的とする。
電流損の発生が少なく、ロータに埋め込んだ磁石の熱減
磁を防止することのできる永久磁石埋込み型ロータを有
したモータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明は、永久磁石を
埋め込んだロータと、ティースに巻線を集中巻したステ
ータとを備え、永久磁石はステータに向かう面で分割
し、この分割した永久磁石片間に電気絶縁性部を介在さ
せるように構成する。
埋め込んだロータと、ティースに巻線を集中巻したステ
ータとを備え、永久磁石はステータに向かう面で分割
し、この分割した永久磁石片間に電気絶縁性部を介在さ
せるように構成する。
【００１０】この構成により、磁石を電気的に分割し、
渦電流損の発生を抑え、ロータに埋め込まれた磁石の熱
減磁を抑制できる。
渦電流損の発生を抑え、ロータに埋め込まれた磁石の熱
減磁を抑制できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本願発明は、永久磁石を埋め込ん
だロータと、ティースに巻線を集中巻したステータとを
備え、前記永久磁石は前記ステータに向かう面で分割
し、この分割した永久磁石片間に電気絶縁性部を介在さ
せることで、磁石を電気的に分割し、渦電流損の発生を
抑え、ロータに埋め込まれた磁石の熱減磁を抑制でき
る。
だロータと、ティースに巻線を集中巻したステータとを
備え、前記永久磁石は前記ステータに向かう面で分割
し、この分割した永久磁石片間に電気絶縁性部を介在さ
せることで、磁石を電気的に分割し、渦電流損の発生を
抑え、ロータに埋め込まれた磁石の熱減磁を抑制でき
る。
【００１２】また、永久磁石を電気絶縁性部材でコーテ
ィングするとよいし、電気絶縁性部がエポキシ樹脂であ
ってもよい。また、電気絶縁性部が空隙であってもよい
し、永久磁石が希土類焼結磁石であってもよい。また、
弱め界磁制御により回転制御するモータに用いると効果
的である。また、このモータを駆動源に使用した電気自
動車に用いるとよい。
ィングするとよいし、電気絶縁性部がエポキシ樹脂であ
ってもよい。また、電気絶縁性部が空隙であってもよい
し、永久磁石が希土類焼結磁石であってもよい。また、
弱め界磁制御により回転制御するモータに用いると効果
的である。また、このモータを駆動源に使用した電気自
動車に用いるとよい。
【００１３】
【実施例】（第１の実施例）図１は、本発明の第１の実
施例における、永久磁石埋込み型ロータを有したモータ
の断面図であり、図２は、同実施例におけるモータの、
ロータに埋め込まれる永久磁石の斜視図である。
施例における、永久磁石埋込み型ロータを有したモータ
の断面図であり、図２は、同実施例におけるモータの、
ロータに埋め込まれる永久磁石の斜視図である。
【００１４】図１において、モータ１０は、永久磁石１
２を埋め込んだロータ１４と、このロータ１４に対して
環状空隙を介して配設されたステータ１５とを備えてい
る。ステータ１５の各ティース１７には、各巻線１８が
集中的に巻かれ、いわゆる集中巻が施されている。
２を埋め込んだロータ１４と、このロータ１４に対して
環状空隙を介して配設されたステータ１５とを備えてい
る。ステータ１５の各ティース１７には、各巻線１８が
集中的に巻かれ、いわゆる集中巻が施されている。
【００１５】ロータ１４は、複数の鋼板を積層したロー
タコアと、そのロータコアの軸方向に設けられ挿入穴に
埋め込まれた永久磁石１２と、ロータコアの中心を貫通
する回転軸１６とからなる。ここで、磁石１２の形状
は、ロータ中心側へ向かって突出するような構成とす
る。このように磁石をロータ内部に埋め込んで配置する
ことにより、ロータ４は、磁束の流れ易い方向と流れ難
い方向が生じ、それら各々の方向におけるインダクタン
スの比である突極比を得る。
タコアと、そのロータコアの軸方向に設けられ挿入穴に
埋め込まれた永久磁石１２と、ロータコアの中心を貫通
する回転軸１６とからなる。ここで、磁石１２の形状
は、ロータ中心側へ向かって突出するような構成とす
る。このように磁石をロータ内部に埋め込んで配置する
ことにより、ロータ４は、磁束の流れ易い方向と流れ難
い方向が生じ、それら各々の方向におけるインダクタン
スの比である突極比を得る。
【００１６】ここで、磁石１２とその磁石１２が面する
ロータコア外周部との部分でロータ磁極が形成され、こ
の部分は永久磁石の発生磁束が流れ易いｄ軸方向とな
る。、一方これと直行して磁石１２とその隣接した磁石
とを跨ぐ方向は永久磁石の発生磁束が流れ難ｑ軸方向と
なる。
ロータコア外周部との部分でロータ磁極が形成され、こ
の部分は永久磁石の発生磁束が流れ易いｄ軸方向とな
る。、一方これと直行して磁石１２とその隣接した磁石
とを跨ぐ方向は永久磁石の発生磁束が流れ難ｑ軸方向と
なる。
【００１７】ステータ１５は、ティース１７に巻線１８
を集中巻したステータブロック１９を、１２個環状に連
結し、各ブロック１９間は互いに溶接により固着され形
成されている。三相８極モータの場合を例に取ると、１
２個のティースのうち、２つおきの４個のティースに施
された巻線が互いに接続されＵ相を成している。また、
上記４個のティースに対して右隣の４個のティース施さ
れた巻線が互いに接続されＶ相を成している。さらに、
上記４個のティースに対して左隣の４個のティース施さ
れた巻線が互いに接続されＷ相を成している。こうし
て、ステータ１５は、集中巻の三相モータを構成してい
る。
を集中巻したステータブロック１９を、１２個環状に連
結し、各ブロック１９間は互いに溶接により固着され形
成されている。三相８極モータの場合を例に取ると、１
２個のティースのうち、２つおきの４個のティースに施
された巻線が互いに接続されＵ相を成している。また、
上記４個のティースに対して右隣の４個のティース施さ
れた巻線が互いに接続されＶ相を成している。さらに、
上記４個のティースに対して左隣の４個のティース施さ
れた巻線が互いに接続されＷ相を成している。こうし
て、ステータ１５は、集中巻の三相モータを構成してい
る。
【００１８】このようにして構成したモータ１は、磁石
１２から発生する磁束、すなわち、ロータ磁極から発生
する磁束は、上記環状空隙を介してステータのティース
１７に渡りトルク発生に寄与する。上記のように突極比
を有しており、最適な電流位相制御を行うことにより、
マグネットトルクに加えてリラクタンストルクをも利用
して駆動することができる。
１２から発生する磁束、すなわち、ロータ磁極から発生
する磁束は、上記環状空隙を介してステータのティース
１７に渡りトルク発生に寄与する。上記のように突極比
を有しており、最適な電流位相制御を行うことにより、
マグネットトルクに加えてリラクタンストルクをも利用
して駆動することができる。
【００１９】さて、本発明の特徴の１つは、ロータへの
永久磁石の埋め込み方法である。
永久磁石の埋め込み方法である。
【００２０】以下に、第１の実施例において、ロータ１
４に埋め込む磁石１２について詳細に説明する。
４に埋め込む磁石１２について詳細に説明する。
【００２１】図２に示すように、各磁石１２は、ロータ
１４の軸方向に、それぞれ２つ磁石片１３に分割してい
る。この時、それぞれの２つ磁石片１３は、ロータ１４
に設けられた１つの挿入穴にそれぞれ埋め込まれ、各磁
石１２が構成される。磁石片１３は、全体の表面に電気
絶縁性コーティング材であるエポキシ樹脂を塗布してお
り、磁石片１３を積重ねたとしても、各磁石片間は電気
的に絶縁されており、それぞれ独立した電気回路とな
る。この時、積重ねた磁石片１３の互いの間隔は、塗布
されるコーティング材の厚みに相当する０．０３ｍｍ以
上である。
１４の軸方向に、それぞれ２つ磁石片１３に分割してい
る。この時、それぞれの２つ磁石片１３は、ロータ１４
に設けられた１つの挿入穴にそれぞれ埋め込まれ、各磁
石１２が構成される。磁石片１３は、全体の表面に電気
絶縁性コーティング材であるエポキシ樹脂を塗布してお
り、磁石片１３を積重ねたとしても、各磁石片間は電気
的に絶縁されており、それぞれ独立した電気回路とな
る。この時、積重ねた磁石片１３の互いの間隔は、塗布
されるコーティング材の厚みに相当する０．０３ｍｍ以
上である。
【００２２】このように、磁石片１３を２つ積重ねた磁
石１２をロータコアの挿入穴に埋め込むことにより、ス
テータ１５に向かう面において磁石１２を２分割する。
そして、ある１つの挿入穴に埋め込む２つ磁石片１３か
ら発生する磁束方向は、その穴に面したロータ外壁面に
おいて同じ方向となり、また、その穴に隣り合った別の
挿入穴に面したロータ外壁面において逆方向となるよう
に、それぞれの磁石片１３を配置する。例えば、ある１
つの挿入穴に埋め込む２つ磁石片が、ロータ外壁面に対
してＮ極を向けて配設したすると、その穴に隣り合った
別の挿入穴に埋め込む２つ磁石片は、ロータ外壁面に対
してＳ極を向けて配設する。
石１２をロータコアの挿入穴に埋め込むことにより、ス
テータ１５に向かう面において磁石１２を２分割する。
そして、ある１つの挿入穴に埋め込む２つ磁石片１３か
ら発生する磁束方向は、その穴に面したロータ外壁面に
おいて同じ方向となり、また、その穴に隣り合った別の
挿入穴に面したロータ外壁面において逆方向となるよう
に、それぞれの磁石片１３を配置する。例えば、ある１
つの挿入穴に埋め込む２つ磁石片が、ロータ外壁面に対
してＮ極を向けて配設したすると、その穴に隣り合った
別の挿入穴に埋め込む２つ磁石片は、ロータ外壁面に対
してＳ極を向けて配設する。
【００２３】また、１つの挿入穴に埋め込まれる２つの
磁石片１３の間は、電気絶縁性の材質であればよく樹脂
に限らず、空隙であってもよい。
磁石片１３の間は、電気絶縁性の材質であればよく樹脂
に限らず、空隙であってもよい。
【００２４】磁石１２をステータ１５に向かう面で分割
する（ロータ中心からステータに向かう面で分割する）
ことにより、磁石１２に発生する渦電流を少なくするこ
とができる。
する（ロータ中心からステータに向かう面で分割する）
ことにより、磁石１２に発生する渦電流を少なくするこ
とができる。
【００２５】この理由を以下に述べる。
【００２６】ステータ１５は、ティース１７に巻線１８
を集中巻しているので、ティース１７からの磁束密度の
変化が大きく、上式に示す最大動作磁束密度Ｂmの値が
大きくなる。この磁束密度の変化により、磁石１２に渦
電流が発生する。上記本第１の本実施例では、ロータ１
４内の磁石１２を２つ磁石片１３に分割し、これら磁石
片間を非磁性体であるエポキシ樹脂を介在させる。そう
することにより、分割した磁石１２を電気的にも分割す
る。その結果、上式において、磁束の鎖交する板の幅ｔ
の値を小さくすることで渦電流の発生を抑えることがで
きる。 （第２の実施例）図３は、本発明の第２の実施例におけ
るモータの、ロータに埋め込まれる永久磁石の斜視図で
ある。本第２の実施例が上記第１の実施例と異なる点
は、磁石の分割の仕方であり、その他の点は同じであ
る。
を集中巻しているので、ティース１７からの磁束密度の
変化が大きく、上式に示す最大動作磁束密度Ｂmの値が
大きくなる。この磁束密度の変化により、磁石１２に渦
電流が発生する。上記本第１の本実施例では、ロータ１
４内の磁石１２を２つ磁石片１３に分割し、これら磁石
片間を非磁性体であるエポキシ樹脂を介在させる。そう
することにより、分割した磁石１２を電気的にも分割す
る。その結果、上式において、磁束の鎖交する板の幅ｔ
の値を小さくすることで渦電流の発生を抑えることがで
きる。 （第２の実施例）図３は、本発明の第２の実施例におけ
るモータの、ロータに埋め込まれる永久磁石の斜視図で
ある。本第２の実施例が上記第１の実施例と異なる点
は、磁石の分割の仕方であり、その他の点は同じであ
る。
【００２７】上記第１の実施例では磁石を軸方向に２分
割しているが、図３に示す本第２の実施例では、磁石２
２を軸方向に５分割している。本第２の実施例でも上記
第１の実施例と同様の効果が期待できる。 （第３の実施例）図４は、本発明の第３の実施例におけ
るモータの、ロータに埋め込まれる永久磁石の斜視図で
ある。本第３の実施例が上記第１の実施例と異なる点
は、磁石の分割の仕方であり、その他の点は同じであ
る。
割しているが、図３に示す本第２の実施例では、磁石２
２を軸方向に５分割している。本第２の実施例でも上記
第１の実施例と同様の効果が期待できる。 （第３の実施例）図４は、本発明の第３の実施例におけ
るモータの、ロータに埋め込まれる永久磁石の斜視図で
ある。本第３の実施例が上記第１の実施例と異なる点
は、磁石の分割の仕方であり、その他の点は同じであ
る。
【００２８】上記第１の実施例では磁石を軸方向に２分
割しているが、図４に示す本第３の実施例では、磁石３
２を軸方向に垂直な方向で３分割している。本第３の実
施例でも上記第１の実施例と同様の効果が期待できる。
割しているが、図４に示す本第３の実施例では、磁石３
２を軸方向に垂直な方向で３分割している。本第３の実
施例でも上記第１の実施例と同様の効果が期待できる。
【００２９】上記第１の実施例〜本第３の実施例より明
らかなように、ステータに対向する面で磁石を電気的に
分割すれば、渦電流損の発生を抑えることができる。 （第４の実施例）図５は、本発明の第４の実施例におけ
るモータの、Ｉ字型永久磁石埋込み型ロータの断面図で
ある。本第４の実施例が上記第１の実施例〜第３の実施
例と異なる点は、磁石形状である。上記第１の実施例〜
第３の実施例では磁石がＶ字形状であるが、本第４の実
施例では、磁石４２はＩ形状の板からなる。
らかなように、ステータに対向する面で磁石を電気的に
分割すれば、渦電流損の発生を抑えることができる。 （第４の実施例）図５は、本発明の第４の実施例におけ
るモータの、Ｉ字型永久磁石埋込み型ロータの断面図で
ある。本第４の実施例が上記第１の実施例〜第３の実施
例と異なる点は、磁石形状である。上記第１の実施例〜
第３の実施例では磁石がＶ字形状であるが、本第４の実
施例では、磁石４２はＩ形状の板からなる。
【００３０】図５において、各磁石４２は、Ｉ形状の２
つの磁石片を並べてロータ４４に設けられたそれぞれの
挿入穴に配設される。２つの磁石片の間には電気絶縁性
部が介在している。また、２つの磁石片間に介在する電
気絶縁性部は、空隙であってもよい。本第４の実施例に
おいても上記第１の実施例と同様の効果を期待できる。
つの磁石片を並べてロータ４４に設けられたそれぞれの
挿入穴に配設される。２つの磁石片の間には電気絶縁性
部が介在している。また、２つの磁石片間に介在する電
気絶縁性部は、空隙であってもよい。本第４の実施例に
おいても上記第１の実施例と同様の効果を期待できる。
【００３１】なお、磁石形状に関して、上記第１の実施
例〜第３の実施例ではＶ字形状であり、本第４の実施例
ではＩ字形状であったが、ステータに面して凹である円
弧形状であってもよい。 （第５の実施例）図６は、本発明の第５の実施例におけ
るモータの、永久磁石埋込み型ロータの断面図である。
また、図７（ａ）は、同実施例におけるモータの、ロー
タに埋め込まれる永久磁石の斜視図であり、図７（ｂ）
は、同正面図である。
例〜第３の実施例ではＶ字形状であり、本第４の実施例
ではＩ字形状であったが、ステータに面して凹である円
弧形状であってもよい。 （第５の実施例）図６は、本発明の第５の実施例におけ
るモータの、永久磁石埋込み型ロータの断面図である。
また、図７（ａ）は、同実施例におけるモータの、ロー
タに埋め込まれる永久磁石の斜視図であり、図７（ｂ）
は、同正面図である。
【００３２】図６において、ロータ５４は、永久磁石５
２を埋め込み、中心には回転軸５６が貫通している。モ
ータは、このロータ５４に対して環状空隙を介して配設
されたステータ（図示せず）とを備えている。
２を埋め込み、中心には回転軸５６が貫通している。モ
ータは、このロータ５４に対して環状空隙を介して配設
されたステータ（図示せず）とを備えている。
【００３３】磁石５２は、複数の希土類焼結磁石片を積
層しており、この積層した磁石片間に空隙５８を備えて
いる。その磁石５２の形状は、ロータ中心側へ向かって
突出するような構成となっている。
層しており、この積層した磁石片間に空隙５８を備えて
いる。その磁石５２の形状は、ロータ中心側へ向かって
突出するような構成となっている。
【００３４】図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて、磁石
５２をさらに説明する。
５２をさらに説明する。
【００３５】磁石５２は、希土類焼結磁石から構成され
ている。一般的に希土類焼結磁石は腐食を防ぐために表
面コーティングを施しており、磁石５２は、この希土類
焼結磁石からなる磁石片を６つ積層したものである。こ
の磁石は各々積層する端面に端面の面積に対して小さい
（例えば１０％以下）２つ以上の凸部を設けることで、
各磁石片間には絶縁層として空隙５８を備えている。な
お、磁石片の数は６つに限らず複数積層することによ
り、各磁石片間には空隙を備えることができる。
ている。一般的に希土類焼結磁石は腐食を防ぐために表
面コーティングを施しており、磁石５２は、この希土類
焼結磁石からなる磁石片を６つ積層したものである。こ
の磁石は各々積層する端面に端面の面積に対して小さい
（例えば１０％以下）２つ以上の凸部を設けることで、
各磁石片間には絶縁層として空隙５８を備えている。な
お、磁石片の数は６つに限らず複数積層することによ
り、各磁石片間には空隙を備えることができる。
【００３６】このように、磁石５２は、それを構成する
各磁石片間に絶縁層（空隙）を備えるため、磁石５２に
電流は流れ難く渦電流の発生が抑えられる。なお、磁石
５２の腐食を抑えるためにコーティング材として通電性
のコーティング剤を使用しているが、絶縁性のものを用
いてもよい。また、各空隙に絶縁樹脂等を充填して強度
を高めてもよい。なお、磁石の凸部に相当するものを別
の部材で構成して磁石片の間に配してもよい。特に、凸
部を構成する部材として電気絶縁部材を用いると効果的
である。 （第６の実施例）図８（ａ）は、本発明の第６の実施例
におけるモータの、ロータに埋め込まれる永久磁石の斜
視図であり、図８（ｂ）は、同正面図である。
各磁石片間に絶縁層（空隙）を備えるため、磁石５２に
電流は流れ難く渦電流の発生が抑えられる。なお、磁石
５２の腐食を抑えるためにコーティング材として通電性
のコーティング剤を使用しているが、絶縁性のものを用
いてもよい。また、各空隙に絶縁樹脂等を充填して強度
を高めてもよい。なお、磁石の凸部に相当するものを別
の部材で構成して磁石片の間に配してもよい。特に、凸
部を構成する部材として電気絶縁部材を用いると効果的
である。 （第６の実施例）図８（ａ）は、本発明の第６の実施例
におけるモータの、ロータに埋め込まれる永久磁石の斜
視図であり、図８（ｂ）は、同正面図である。
【００３７】本第６の実施例が上記第５の実施例と異な
る点は、磁石の分割の仕方であり、その他の点は同じで
ある。
る点は、磁石の分割の仕方であり、その他の点は同じで
ある。
【００３８】上記第５の実施例では磁石を軸方向に６分
割しているが、本第６の実施例では、磁石６２を、軸方
向に垂直な方向すなわち回転方向に３分割している。本
第６の実施例でも上記第５の実施例と同様の効果が期待
できる。 （第７の実施例）図９は、本発明の第７の実施例におけ
るモータの、ロータに埋め込まれる永久磁石の斜視図で
ある。本第７の実施例が上記第５の実施例と異なる点
は、磁石の分割の仕方であり、その他の点は同じであ
る。
割しているが、本第６の実施例では、磁石６２を、軸方
向に垂直な方向すなわち回転方向に３分割している。本
第６の実施例でも上記第５の実施例と同様の効果が期待
できる。 （第７の実施例）図９は、本発明の第７の実施例におけ
るモータの、ロータに埋め込まれる永久磁石の斜視図で
ある。本第７の実施例が上記第５の実施例と異なる点
は、磁石の分割の仕方であり、その他の点は同じであ
る。
【００３９】上記第５の実施例では磁石を軸方向に６分
割しているが、本第７の実施例では、磁石７２を回転方
向に３分割し、かつ、３分割した中央の磁石片をさらに
軸方向に５分割している。本第７の実施例でも上記第５
の実施例と同様の効果が期待できる。
割しているが、本第７の実施例では、磁石７２を回転方
向に３分割し、かつ、３分割した中央の磁石片をさらに
軸方向に５分割している。本第７の実施例でも上記第５
の実施例と同様の効果が期待できる。
【００４０】ところで、ロータに埋め込む永久磁石とし
て希土類焼結磁石を用いた場合は、磁石を分割すること
は非常に効果的である。なぜならば、希土類焼結磁石は
フェライト磁石と比較すると電気抵抗が小さく電流が流
れやすい。（フェライト磁石の比抵抗は１０-4Ω・ｍ以
上、希土類焼結磁石は１０-6Ω・ｍ程度）つまり、外部
から同じ大きさの磁束の変化が与えられた場合、希土類
磁石は、フェライト磁石に比較して、１００倍以上の渦
電流が流れることになり、このような永久磁石を分割す
ることにより、渦電流を抑制することは非常に効果的で
ある。
て希土類焼結磁石を用いた場合は、磁石を分割すること
は非常に効果的である。なぜならば、希土類焼結磁石は
フェライト磁石と比較すると電気抵抗が小さく電流が流
れやすい。（フェライト磁石の比抵抗は１０-4Ω・ｍ以
上、希土類焼結磁石は１０-6Ω・ｍ程度）つまり、外部
から同じ大きさの磁束の変化が与えられた場合、希土類
磁石は、フェライト磁石に比較して、１００倍以上の渦
電流が流れることになり、このような永久磁石を分割す
ることにより、渦電流を抑制することは非常に効果的で
ある。
【００４１】次に、本発明の永久磁石を埋め込んだロー
タを有したモータの駆動制御について説明する。
タを有したモータの駆動制御について説明する。
【００４２】一般に、ステータ巻線方式が集中巻であ
り、弱め界磁制御により回転駆動するモータは、磁束密
度の変化が大きくなる。なぜなら、永久磁石埋込型ロー
タ有したモータは、前述のように磁石の外側のロータコ
ア外周部が磁束通路となるため、ロータとステータとの
間の磁束分布に偏りが生じるからである。
り、弱め界磁制御により回転駆動するモータは、磁束密
度の変化が大きくなる。なぜなら、永久磁石埋込型ロー
タ有したモータは、前述のように磁石の外側のロータコ
ア外周部が磁束通路となるため、ロータとステータとの
間の磁束分布に偏りが生じるからである。
【００４３】弱め界磁制御は、磁石が発生する磁束を打
ち消すように逆磁界をかけるために、通常の制御と比較
して磁束の変化がより大きくなる。さらに、逆磁界をか
けるために不可逆な減磁に対する余裕が小さい状態であ
り、通常問題とならない温度においても磁石が熱減磁す
る可能性があるので、磁石の渦電流による発熱を低減す
ることの効果が特に大きい。
ち消すように逆磁界をかけるために、通常の制御と比較
して磁束の変化がより大きくなる。さらに、逆磁界をか
けるために不可逆な減磁に対する余裕が小さい状態であ
り、通常問題とならない温度においても磁石が熱減磁す
る可能性があるので、磁石の渦電流による発熱を低減す
ることの効果が特に大きい。
【００４４】したがって、磁石を分割することにより渦
電流の発生を抑え、発熱を抑えることは、弱め界磁制御
を伴ないモータを駆動する場合において、特に効果的で
あり好ましい。
電流の発生を抑え、発熱を抑えることは、弱め界磁制御
を伴ないモータを駆動する場合において、特に効果的で
あり好ましい。
【００４５】上記各実施例のモータは、ロータがステー
タの内側にあるインナーロータ型であるが、ロータがス
テータの外側にあるアウターロータ型であっても、ま
た、モータが、ロータがステータに対して直線的に動く
リニアモータであっても同様の効果が得られることは言
うまでもない。
タの内側にあるインナーロータ型であるが、ロータがス
テータの外側にあるアウターロータ型であっても、ま
た、モータが、ロータがステータに対して直線的に動く
リニアモータであっても同様の効果が得られることは言
うまでもない。
【００４６】上記のように、本発明の永久磁石を埋め込
んだロータを有したモータは、磁石が電気的に分割して
いるので、ステータに対向する磁石１つ当たりの面積が
小さくなり、渦電流損の発生を抑え、熱減磁の発生を抑
えることができる。さらに弱め界磁制御を伴ない本発明
のモータを駆動することにより、モータの熱減磁をより
一層抑えることができる。 （第８の実施例）図１０は、本実施例のモータを搭載し
た電気自動車のブロック構成図である。
んだロータを有したモータは、磁石が電気的に分割して
いるので、ステータに対向する磁石１つ当たりの面積が
小さくなり、渦電流損の発生を抑え、熱減磁の発生を抑
えることができる。さらに弱め界磁制御を伴ない本発明
のモータを駆動することにより、モータの熱減磁をより
一層抑えることができる。 （第８の実施例）図１０は、本実施例のモータを搭載し
た電気自動車のブロック構成図である。
【００４７】電気自動車の車体８０は、車輪８１によっ
て支持されている。この電気自動車は、前輪駆動である
ため、前方の車軸８２には上記実施例で説明した、集中
巻のステータに永久磁石を埋め込んだ構成のモータ８３
を直結して取り付けられている。モータ８３は、制御装
置８４によって駆動トルクが制御される。制御装置８４
の動力源としては、バッテリ８５ が備えられ、このバ
ッテリ８５から電力が制御装置８４を介して、モータ８
２に供給され、モータ８２が駆動されて、車輪８１が回
転する。
て支持されている。この電気自動車は、前輪駆動である
ため、前方の車軸８２には上記実施例で説明した、集中
巻のステータに永久磁石を埋め込んだ構成のモータ８３
を直結して取り付けられている。モータ８３は、制御装
置８４によって駆動トルクが制御される。制御装置８４
の動力源としては、バッテリ８５ が備えられ、このバ
ッテリ８５から電力が制御装置８４を介して、モータ８
２に供給され、モータ８２が駆動されて、車輪８１が回
転する。
【００４８】なお、本実施例８では、モータを電気自動
車の車輪の駆動に用いるものとして説明したが、電気機
関車等の車輪の駆動にも使用できる。
車の車輪の駆動に用いるものとして説明したが、電気機
関車等の車輪の駆動にも使用できる。
【００４９】
【発明の効果】本願発明は、永久磁石が電気的に分割し
ているので、ステータに対向する永久磁石一つの面積は
小さくなり、渦電流の発生を抑え、熱減磁の発生を抑え
る。
ているので、ステータに対向する永久磁石一つの面積は
小さくなり、渦電流の発生を抑え、熱減磁の発生を抑え
る。
【図１】本発明の第１の実施例における、永久磁石埋込
み型ロータを有したモータの断面図
み型ロータを有したモータの断面図
【図２】同実施例におけるモータの、ロータに埋め込ま
れる永久磁石の斜視図
れる永久磁石の斜視図
【図３】本発明の第２の実施例におけるモータの、ロー
タに埋め込まれる永久磁石の斜視図
タに埋め込まれる永久磁石の斜視図
【図４】本発明の第３の実施例におけるモータの、ロー
タに埋め込まれる永久磁石の斜視図
タに埋め込まれる永久磁石の斜視図
【図５】本発明の第４の実施例におけるモータの、Ｉ字
型永久磁石埋込み型ロータの断面図
型永久磁石埋込み型ロータの断面図
【図６】本発明の第５の実施例におけるモータの、永久
磁石埋込み型ロータの断面図
磁石埋込み型ロータの断面図
【図７】（ａ）は、同実施例におけるモータの、ロータ
に埋め込まれる永久磁石の斜視図 （ｂ）は同正面図
に埋め込まれる永久磁石の斜視図 （ｂ）は同正面図
【図８】（ａ）は、本発明の第６の実施例におけるモー
タの、ロータに埋め込まれる永久磁石の斜視図 （ｂ）は同正面図
タの、ロータに埋め込まれる永久磁石の斜視図 （ｂ）は同正面図
【図９】本発明の第７の実施例におけるモータの、ロー
タに埋め込まれる永久磁石の斜視図
タに埋め込まれる永久磁石の斜視図
【図１０】本実施例のモータを搭載した電気自動車の構
成図
成図
【図１１】従来例におけるモータの永久磁石埋込み型ロ
ータの断面図
ータの断面図
１０ モータ １２ 永久磁石 １４ ロータ １５ ステータ １７ ティース １８ 巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一海 康文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小串 正樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 近藤 康宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 永久磁石を埋め込んだロータと、ティー
スに巻線を集中巻したステータとを備え、前記永久磁石
は前記ステータに向かう面で分割し、この分割した永久
磁石片間に電気絶縁性部を介在させたモータ。 - 【請求項２】 永久磁石を電気絶縁性部材でコーティン
グした請求項１記載のモータ。 - 【請求項３】 電気絶縁性部がエポキシ樹脂である請求
項１記載のモータ。 - 【請求項４】 電気絶縁性部が空隙である請求項１記載
のモータ。 - 【請求項５】 永久磁石が希土類焼結磁石である請求項
１記載のモータ。 - 【請求項６】 弱め界磁制御により回転制御する請求項
１記載のモータ。 - 【請求項７】 請求項１記載のモータを駆動源に使用し
た電気自動車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11364679A JP2000245085A (ja) | 1998-12-25 | 1999-12-22 | モータ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36916798 | 1998-12-25 | ||
| JP10-369167 | 1998-12-25 | ||
| JP11364679A JP2000245085A (ja) | 1998-12-25 | 1999-12-22 | モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000245085A true JP2000245085A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=26581601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11364679A Pending JP2000245085A (ja) | 1998-12-25 | 1999-12-22 | モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000245085A (ja) |
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-
1999
- 1999-12-22 JP JP11364679A patent/JP2000245085A/ja active Pending
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