JP2001314051A

JP2001314051A - 永久磁石形同期電動機の回転子構造

Info

Publication number: JP2001314051A
Application number: JP2000132156A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 佐藤　　寛
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】体格を大きくすることなく脱出トルクや引込
トルクの特性を向上させることができ、しかも、加工性
や組立などの作業性にも優れた永久磁石形同期電動機の
回転子構造を提供する。【解決手段】回転子鉄心３１に形成した磁石用溝３４
に永久磁石３５を挿入して回転子３０の磁極を構成する
とともに、回転子鉄心３１に形成したダンパ用溝３６に
導体３７を設けてダンパ３８を構成した永久磁石形同期
電動機の回転子構造において、ダンパ用溝３６のうち、
回転子３０の磁極間に位置するダンパ用溝３６は補助の
永久磁石４０を挿入可能な形状とし、電動機の脱出トル
クや引込トルクの特性を向上させる場合には、これらの
磁極間に位置するダンパ用溝３６に補助の永久磁石４０
を挿入して回転子３０の各磁極の磁束密度を増加させる
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石形同期電動
機の回転子構造に関し、具体的には誘導形（自己始動
形）の永久磁石形同期電動機の回転子構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導形同期電動機は、例えば、多数台の
電動機を単一周波数の電源で同一比率運転する場合に用
いる。つまり、この場合に誘導電動機を用いると、各誘
導電動機の負荷の状態が変化したとき、各誘導電動機の
すべりにより、各誘導電動機の回転数が変化するため、
回転数比率精度が悪くなる。これに対し、同期電動機を
用いれば、このような問題点は解決される。ところが、
誘導形でない同期電動機では起動トルクが発生しないた
め起動（自己始動）できない。

【０００３】そこで、上記のような用途の同期電動機と
して誘導形同期電動機が用いられる。この誘導形同期電
動機は、起動時には誘導電動機として起動し、同期速度
近くまで加速する。その後、同期引き入れトルクによっ
て同期速度となり、同期電動機として定常運転を行う。

【０００４】図２は誘導形である従来の永久磁石形同期
電動機の回転子構造を示す横断面図である。同図におい
て、回転子鉄心１は多数のけい素鋼板を軸方向（図２の
紙面と垂直な方向）に積層してなるものである。そし
て、この回転子鉄心１に形成した磁石用溝３に永久磁石
２を挿入して回転子１０の磁極を構成するとともに、回
転子鉄心１に形成したダンパ用溝４に導体５を設けてダ
ンパ６を構成している。

【０００５】この永久磁石形同期電動機では、回転子１
０にダンパ６が存在するため、一次側（固定子側）に電
源を投入して回転磁界を発生させるだけで誘導電動機と
して自己始動する。そして、加速後、自然に同期に引き
入れ、その後は永久磁石２が回転磁界に引っ張られる状
態となり、すべりなしで同期回転をする。

【０００６】なお、このようなダンパを備えた永久磁石
形同期電動機は、例えば特開平１０−３３６９２７号公
報や特開平９−３２２４４４号公報において開示されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような誘導形同
期電動機に特有な特性として、脱出トルク及び引込トル
クがある。脱出トルクとは同期運転状態での最大トルク
であり、これ以上の負荷トルクが電動機にかかると、電
動機は同期を外れる。また、電動機が誘導領域から同期
領域に移行するときにある値以上の負荷トルクが電動機
にかかると、電動機は同期に入らない。この値を引込ト
ルクという。

【０００８】これらの特性は電動機の体格により、その
最大値が決定される。従って、電動機を使用する負荷
が、当該電動機における前記特性の最大値を超える場合
には、当該電動機よりも大きな体格の電動機を適用する
ことになる（鉄心長を長くする、枠番を上げるなど）。
このため、電動機の価格が上がり、また、予定していた
設置スペースに電動機が入らなくなることもある。

【０００９】体格を同じにして（大きくせずに）前記特
性を向上させる方法としては、永久磁石の性能（残留磁
束密度）を上げる方法がある。しかし、この方法を用い
ると、今度は温度的に弱くなってしまう。つまり、現状
よりも低い温度で減磁が始まってしまうことになる。

【００１０】そこで、このような問題を招くことなく前
記特性を向上させることができる回転子構造が、特開平
８−２７５４１９号公報にて提案されている。図３に示
すように、この永久磁石形電動機の回転子１１では、主
磁石用溝１２と、主磁石用溝１２の間に径方向に沿って
形成した補助磁石用溝１３とを回転子鉄心１４に設け、
主磁石用溝１２には主磁石（永久磁石）１５を挿入し、
補助磁石用溝１３には補助磁石（永久磁石）１６を挿入
している。また、回転子鉄心１４の外周近傍にはダンパ
用溝１８を形成し、これらのダンパ用溝１８に導体１９
を設けてダンパ２０を構成している。

【００１１】しかし、この永久磁石形同期電動機の回転
子構造では、別途、補助磁石用溝１３を設ける必要があ
るため、加工や組立などの作業性に問題が生じる。

【００１２】従って、本発明は上記の問題点に鑑み、体
格を大きくすることなく脱出トルクや引込トルクの特性
を向上させることができ、しかも、加工や組立などの作
業性にも優れた永久磁石形同期電動機の回転子構造を提
供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の永久磁石形同期電動機の回転子構造は、回転子鉄心
に形成した磁石用溝に永久磁石を挿入して回転子の磁極
を構成するとともに、回転子鉄心に形成したダンパ用溝
に導体を設けてダンパを構成した永久磁石形同期電動機
の回転子構造において、前記ダンパ用溝のうち、回転子
の磁極間に位置するダンパ用溝は補助の永久磁石を挿入
可能な形状とし、電動機の脱出トルクや引込トルクの特
性を向上させる場合には、これらの磁極間に位置するダ
ンパ用溝に前記補助の永久磁石を挿入して回転子の各磁
極の磁束密度を増加させるように構成したことを特徴と
する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の実施の形態に係る永久磁石
形同期電動機の回転子構造を示す横断面図である。

【００１６】＜構成＞図１において、回転子鉄心３１は
多数のけい素鋼板を軸方向（図１の紙面と直交する方
向）に積層してなるものである。回転子鉄心３１の内周
部３３には、回転軸であるシャフト３２を軸方向に挿入
し、ヤキバメなどによって嵌合固定している。

【００１７】回転子鉄心３１の径方向中央部には複数の
磁石用溝（孔）３４を周方向に所定の間隔で形成し、こ
れらの磁石用溝３４に複数の永久磁石３５を挿入して回
転子３０の磁極（図示例では４極）を構成している。即
ち、この永久磁石形同期電動機は磁石埋め込み形であ
り、また、回転界磁形である。回転子３０の外周側には
図示しない固定子（電機子）がギャップを隔てて設けら
れている。永久磁石３５はＮ，Ｓ極の方向が回転子鉄心
１の径方向に沿い、且つ、２つの永久磁石ごとに（回転
子３０の各磁極ごとに）磁束の方向が変わるように配設
されている。

【００１８】また、回転子鉄心３１の外周近傍（磁石用
溝よりも外周側）には、周方向に所定の間隔で多数のダ
ンパ用溝（孔）３６を形成し、これらのダンパ用溝３６
に二次導体として導体３７を設けることによりダンパ３
８を構成している。導体３７はアルミダイキャストによ
って設けたアルミ導体又は銅バーなどであり、これらの
導体の両端部を図示しないエンドリングにより短絡して
かご形に形成している。

【００１９】即ち、この永久磁石形同期電動機は、回転
子３０にダンパ３８を備えることによって誘導形（自己
始動形）となっており、一次側（固定子側）に電源を投
入して回転磁界を発生させるだけで誘導電動機として自
己始動する。加速後は自然に同期に引き入れ、その後は
同期速度で回転する。

【００２０】そして、ダンパ用溝３６のうち、回転子３
０の磁極間（図１中のＡ部）に位置するダンパ用溝２６
は、補助の永久磁石４０を挿入可能な形状としている。
図示例の場合には、永久磁石４０の横断面形状が矩形状
であるため、この永久磁石４０を挿入することができる
ように、回転子３０の磁極間に位置するダンパ用溝３６
も横断面形状を矩形状としている。

【００２１】従って、この同期電動機の脱出トルクや引
込トルクの特性を向上させる場合には、これらの磁極間
に位置するダンパ用溝３６に補助の永久磁石４０を挿入
して回転子３０の各磁極の磁束密度を増加させるように
する。なお、補助の永久磁石４０は、そのＮ，Ｓ極の方
向が回転子鉄心１の周方向に沿い、且つ、永久磁石４０
のＮ極が回転子３０のＮ極側となり、永久磁石４０のＳ
極が回転子３０のＳ極側となるように設けられている。

【００２２】また、磁極間に位置するダンパ用溝３６に
補助の永久磁石４０を挿入しない場合には、こらのダン
パ用溝３６をダンパとして使用する。

【００２３】＜作用・効果＞本実施の形態に係る永久磁
石形同期電動機の回転子構造によれば、ダンパ用溝３６
のうち、回転子３０の磁極間に位置するダンパ用溝３６
は補助の永久磁石４０を挿入可能な形状とし、電動機の
脱出トルクや引込トルクの特性を向上させる場合には、
これらの磁極間に位置するダンパ用溝３６に補助の永久
磁石４０を挿入して回転子３０の各磁極の磁束密度を増
加させるように構成したため、電動機の体格を大きくす
ることなく、同じ体格で前記特性を向上させることがで
きる。

【００２４】このように永久磁石４０を増やすだけで前
記特性が向上するため、材料費としては永久磁石４０の
価格のみが上がることになる。このため、前記特性を向
上させようとして鉄心長を長くしたり枠上げをしたりす
る場合に比べて、コストダウンとなる。しかも、電動機
の設置スペースも小さくなる。また、力率、効率も向上
する。

【００２５】また、前記特性を向上させる必要がない場
合、即ち、補助の永久磁石４０を挿入する必要がない場
合には、磁極間に位置するダンパ用溝３６もダンパとし
て使用する。つまり、補助の永久磁石４０の有無（要
否）にかかわらず、同一形状の抜型が使用できるため、
新規の型代が不要となる。また、使用する永久磁石の特
性は従来使用しているものと同一にすることができるた
め、温度的にも従来のものと同一の特性とすることがで
きる。

【００２６】

【発明の効果】以上発明の実施の形態とともに具体的に
説明したように、本発明の永久磁石形同期電動機の回転
子構造によれば、回転子鉄心に形成した磁石用溝に永久
磁石を挿入して回転子の磁極を構成するとともに、回転
子鉄心に形成したダンパ用溝に導体を設けてダンパを構
成した永久磁石形同期電動機の回転子構造において、前
記ダンパ用溝のうち、回転子の磁極間に位置するダンパ
用溝は補助の永久磁石を挿入可能な形状とし、電動機の
脱出トルクや引込トルクの特性を向上させる場合には、
これらの磁極間に位置するダンパ用溝に前記補助の永久
磁石を挿入して回転子の各磁極の磁束密度を増加させる
ように構成したため、電動機の体格を大きくすることな
く、同じ体格で前記特性を向上させることができる。

【００２７】このように永久磁石を増やすだけで前記特
性が向上するため、材料費としては補助の永久磁石の価
格のみが上がることになる。このため、前記特性を向上
させようとして鉄心長を長くしたり枠上げをしたりする
場合に比べて、コストダウンとなる。しかも、電動機の
設置スペースも小さくなる。また、力率、効率も向上す
る。

【００２８】また、前記特性を向上させる必要がない場
合、即ち、補助の永久磁石を挿入する必要がない場合に
は、磁極間に位置するダンパ用溝もダンパとして使用す
る。つまり、補助の永久磁石の有無（要否）にかかわら
ず、同一形状の抜型が使用できるため、新規の型代が不
要となる。また、使用する永久磁石の特性は従来使用し
ているものと同一にすることができるため、温度的にも
従来のものと同一の特性とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る永久磁石形同期電動
機の回転子構造を示す横断面図である。

【図２】従来の永久磁石形同期電動機の回転子構造を示
す横断面図である。

【図３】従来の他の永久磁石形同期電動機の回転子構造
を示す横断面図である。

【符号の説明】

３０回転子３１回転子鉄心３２シャフト３３回転子鉄心の内周部３４磁石用溝３５永久磁石３６ダンパ用溝３７導体３８ダンパ４０補助の永久磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子鉄心に形成した磁石用溝に永久磁
石を挿入して回転子の磁極を構成するとともに、回転子
鉄心に形成したダンパ用溝に導体を設けてダンパを構成
した永久磁石形同期電動機の回転子構造において、前記ダンパ用溝のうち、回転子の磁極間に位置するダン
パ用溝は補助の永久磁石を挿入可能な形状とし、電動機
の脱出トルクや引込トルクの特性を向上させる場合に
は、これらの磁極間に位置するダンパ用溝に前記補助の
永久磁石を挿入して回転子の各磁極の磁束密度を増加さ
せるように構成したことを特徴とする永久磁石形同期電
動機の回転子構造。