JP2002238194A - 永久磁石電動機の回転子構造 - Google Patents
永久磁石電動機の回転子構造Info
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- JP2002238194A JP2002238194A JP2001036503A JP2001036503A JP2002238194A JP 2002238194 A JP2002238194 A JP 2002238194A JP 2001036503 A JP2001036503 A JP 2001036503A JP 2001036503 A JP2001036503 A JP 2001036503A JP 2002238194 A JP2002238194 A JP 2002238194A
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- permanent magnet
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 永久磁石電動機においてダンパー効果を有
し、しかも簡便な構造を有する回転子を提供することに
ある。 【解決手段】 積層された回転子鉄心の内部に１極あた
り１個または複数の永久磁石を装着し、固定子鉄心は単
相または３相の多極スロットを有し、該スロットには単
相または３相の電機子巻線が巻回してなる永久磁石電動
機において、１極の永久磁石群の周囲を１個の短絡環で
巻回するように配置することにある。
し、しかも簡便な構造を有する回転子を提供することに
ある。 【解決手段】 積層された回転子鉄心の内部に１極あた
り１個または複数の永久磁石を装着し、固定子鉄心は単
相または３相の多極スロットを有し、該スロットには単
相または３相の電機子巻線が巻回してなる永久磁石電動
機において、１極の永久磁石群の周囲を１個の短絡環で
巻回するように配置することにある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石を利用する
永久磁石電動機の回転子で、特に回転子の構造に関する
ものである。
永久磁石電動機の回転子で、特に回転子の構造に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】回転子に永久磁石を有する回転電機にお
いて、回転子鉄心はうず電流が発生しないようにケイ素
鋼板を積層するのが一般的である。ケイ素鋼板は０．５
ｍｍまたは０．３５ｍｍの厚さであり、表面はケイ素が
コーティングされており絶縁物になっている。このケイ
素鋼板をプレスなどにより成形し、積層することにより
回転子鉄心が作られる。したがって、理想的には個々の
ケイ素鋼板は電気的に絶縁されており、回転子表面には
ほとんどうず電流が流れない。
いて、回転子鉄心はうず電流が発生しないようにケイ素
鋼板を積層するのが一般的である。ケイ素鋼板は０．５
ｍｍまたは０．３５ｍｍの厚さであり、表面はケイ素が
コーティングされており絶縁物になっている。このケイ
素鋼板をプレスなどにより成形し、積層することにより
回転子鉄心が作られる。したがって、理想的には個々の
ケイ素鋼板は電気的に絶縁されており、回転子表面には
ほとんどうず電流が流れない。
【０００３】一方、商用周波数で運転される同期電動機
や商用周波数を発電する同期発電機は過渡時などの負荷
角変動を抑制するためダンパー巻線（制動巻線）が施さ
れている。ダンパー巻線は回転子表面近くに施されてお
り、通常の一定負荷運転では主磁束の変化はないので、
ダンパー巻線と鎖交する磁束はない。このため、ダンパ
ー巻線には電流が流れない。ところが、負荷の変動や電
源電圧変動などにより負荷角変動が生じた場合、主磁束
の変化となって表れるため、ダンパー巻線と鎖交する磁
束が発生し、ダンパー巻線に電流が流れる。このダンパ
ー巻線電流の磁束は負荷角変動を抑制する方向に作用す
る。
や商用周波数を発電する同期発電機は過渡時などの負荷
角変動を抑制するためダンパー巻線（制動巻線）が施さ
れている。ダンパー巻線は回転子表面近くに施されてお
り、通常の一定負荷運転では主磁束の変化はないので、
ダンパー巻線と鎖交する磁束はない。このため、ダンパ
ー巻線には電流が流れない。ところが、負荷の変動や電
源電圧変動などにより負荷角変動が生じた場合、主磁束
の変化となって表れるため、ダンパー巻線と鎖交する磁
束が発生し、ダンパー巻線に電流が流れる。このダンパ
ー巻線電流の磁束は負荷角変動を抑制する方向に作用す
る。
【０００４】このように従来の同期機は負荷変動などに
よる負荷角変動を速やかに収束させるため、ダンパー巻
線を有することが一般的であるが、ベクトル制御を主体
とする永久磁石電動機の場合は制御でその変動を抑制し
ているため、電動機にダンパー巻線がなくても実用上支
障のないようになっている。
よる負荷角変動を速やかに収束させるため、ダンパー巻
線を有することが一般的であるが、ベクトル制御を主体
とする永久磁石電動機の場合は制御でその変動を抑制し
ているため、電動機にダンパー巻線がなくても実用上支
障のないようになっている。
【０００５】永久磁石電動機にダンパー巻線を付ける場
合、製作上の困難さがある。ダンパー巻線はその巻線抵
抗が小さい方がダンパーとしての効果が大きくなるの
で、銅製のバーやエンドリングなどで構成し、抵抗を極
小にするよう工夫されている。それらの部品の接合はろ
う付けが一般的であり、その作業には高温を伴う。
合、製作上の困難さがある。ダンパー巻線はその巻線抵
抗が小さい方がダンパーとしての効果が大きくなるの
で、銅製のバーやエンドリングなどで構成し、抵抗を極
小にするよう工夫されている。それらの部品の接合はろ
う付けが一般的であり、その作業には高温を伴う。
【０００６】永久磁石は高温になると磁性を失い、その
機能がなくなるため、ろう付けなどの高温を伴う工程は
着磁した磁石を組み付ける場合はその組み付け前に行わ
なければならない。すなわち、ろう付け後磁石が挿入で
きるようにダンパー、エンドリング部分の構造を設計す
る必要が生じてくる。着磁していない磁石を挿入し、ダ
ンパー巻線などをろう付けした後に着磁する方法も考え
られるが、ダンパー巻線付きの場合、後着磁は非常に困
難である。
機能がなくなるため、ろう付けなどの高温を伴う工程は
着磁した磁石を組み付ける場合はその組み付け前に行わ
なければならない。すなわち、ろう付け後磁石が挿入で
きるようにダンパー、エンドリング部分の構造を設計す
る必要が生じてくる。着磁していない磁石を挿入し、ダ
ンパー巻線などをろう付けした後に着磁する方法も考え
られるが、ダンパー巻線付きの場合、後着磁は非常に困
難である。
【０００７】ダンパー巻線の目的は回転子に鎖交する磁
束の急激な変化を抑制しようとするものである。後着磁
は回転子が組みあがってから磁石を着磁しようとするも
ので、パルス電源などを用いて瞬時に行うことが多い。
このため、急激な磁束の変化はダンパー巻線が吸収して
しまい、磁石に着磁できないことになる。したがって、
ダンパー巻線付きの場合は着磁してから磁石を挿入する
方が実用的となる。ダンパー巻線付きは急減な負荷変動
を速やかに抑える効果とともに、過大な電機子反作用か
ら磁石の減磁を保護する作用も兼ね備える効果もある
が、製作上の制限が多く実用化のさまたげになってい
る。
束の急激な変化を抑制しようとするものである。後着磁
は回転子が組みあがってから磁石を着磁しようとするも
ので、パルス電源などを用いて瞬時に行うことが多い。
このため、急激な磁束の変化はダンパー巻線が吸収して
しまい、磁石に着磁できないことになる。したがって、
ダンパー巻線付きの場合は着磁してから磁石を挿入する
方が実用的となる。ダンパー巻線付きは急減な負荷変動
を速やかに抑える効果とともに、過大な電機子反作用か
ら磁石の減磁を保護する作用も兼ね備える効果もある
が、製作上の制限が多く実用化のさまたげになってい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上の点を鑑み考案し
たもので、永久磁石電動機においてダンパー効果を有
し、しかも簡便な構造を有する回転子を提供することに
ある。
たもので、永久磁石電動機においてダンパー効果を有
し、しかも簡便な構造を有する回転子を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】積層された回転子鉄心の
内部に１極あたり１個または複数の永久磁石を装着し、
固定子鉄心は単相または３相の多極スロットを有し、該
スロットには単相または３相の電機子巻線が巻回してな
る永久磁石電動機において、１極の永久磁石群の周囲を
１個の短絡環で巻回するように配置する。
内部に１極あたり１個または複数の永久磁石を装着し、
固定子鉄心は単相または３相の多極スロットを有し、該
スロットには単相または３相の電機子巻線が巻回してな
る永久磁石電動機において、１極の永久磁石群の周囲を
１個の短絡環で巻回するように配置する。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明を示した永久磁石電
動機の回転子で、４極の場合を示した例である。永久磁
石１の周囲は短絡環２で囲まれており、それらが積層さ
れた回転子鉄心３のスロット内に収められている。従来
の構成を示す図２において、永久磁石１は回転子鉄心３
のスロット内に収められている。図１および図２におい
て、永久磁石は１極あたり１個で構成されいる場合を示
しているが、永久磁石は軸方向および幅方向に適宜分割
されていてもよい。
動機の回転子で、４極の場合を示した例である。永久磁
石１の周囲は短絡環２で囲まれており、それらが積層さ
れた回転子鉄心３のスロット内に収められている。従来
の構成を示す図２において、永久磁石１は回転子鉄心３
のスロット内に収められている。図１および図２におい
て、永久磁石は１極あたり１個で構成されいる場合を示
しているが、永久磁石は軸方向および幅方向に適宜分割
されていてもよい。
【００１１】永久磁石１の周囲に巻回してある短絡環２
にはその内部に鎖交する磁束に変化がなければ電流は流
れない。すなわち、ほぼ永久磁石１に鎖交する磁束に変
化がなければ短絡環２に電流が流れないことになる。
にはその内部に鎖交する磁束に変化がなければ電流は流
れない。すなわち、ほぼ永久磁石１に鎖交する磁束に変
化がなければ短絡環２に電流が流れないことになる。
【００１２】負荷変動などにより磁束が変化すると永久
磁石１に鎖交している磁束も変化するので、そのため短
絡環２に電流が流れてダンパー効果が生ずる。ダンパー
巻線は回転子表面近くに多数分布している方が効果的で
あるが、積層してうず電流を流れないようにした回転子
鉄心では本発明の方法でも効果が出る。
磁石１に鎖交している磁束も変化するので、そのため短
絡環２に電流が流れてダンパー効果が生ずる。ダンパー
巻線は回転子表面近くに多数分布している方が効果的で
あるが、積層してうず電流を流れないようにした回転子
鉄心では本発明の方法でも効果が出る。
【００１３】PWMインバータ電源を用いてベクトル制御
ではなく、Ｖ／Ｆ一定で運転している永久磁石電動機で
はダンパー効果にない電動機の場合、少しの電圧変動や
スイッチングのデッドタイムの影響で回転が不安定にな
りやすく、乱調が長く続く場合がある。負荷の大きさに
よっては脱調して停止してしまう場合もあり、安定な運
転は期待できない。また、商用周波数の正弦波で運転し
ていても同様に電圧変動などの影響により安定な運転が
できないことがある。
ではなく、Ｖ／Ｆ一定で運転している永久磁石電動機で
はダンパー効果にない電動機の場合、少しの電圧変動や
スイッチングのデッドタイムの影響で回転が不安定にな
りやすく、乱調が長く続く場合がある。負荷の大きさに
よっては脱調して停止してしまう場合もあり、安定な運
転は期待できない。また、商用周波数の正弦波で運転し
ていても同様に電圧変動などの影響により安定な運転が
できないことがある。
【００１４】永久磁石電動機はベクトル制御されるもの
として製造、販売されているものがほとんどであるが、
電動機自体にダンパー効果を持たせることにより安価な
Ｖ／Ｆ一定運転で高効率が実現できるので効果的であ
る。
として製造、販売されているものがほとんどであるが、
電動機自体にダンパー効果を持たせることにより安価な
Ｖ／Ｆ一定運転で高効率が実現できるので効果的であ
る。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、永
久磁石の周囲に短絡環を巻回して、回転子スロット内に
挿入するという平易な構成でダンパー効果が得られ、安
定な運転が可能な電動機を提供することができる。
久磁石の周囲に短絡環を巻回して、回転子スロット内に
挿入するという平易な構成でダンパー効果が得られ、安
定な運転が可能な電動機を提供することができる。
【図１】図１は本発明の実施例を示す回転子構造図であ
る。
る。
【図２】図２は従来の実施例を示す回転子構造図であ
る。
る。
【図３】図３は本発明の実施例を示す部分構造図であ
る。
る。
【図４】図４は本発明の磁石３分割例を示す部分構造図
である。
である。
１ 永久磁石 ２ 短絡環 ３ 回転子鉄心
Claims (1)
- 【請求項１】 積層された回転子鉄心の内部に１極あた
り１個または複数の永久磁石を装着し、固定子鉄心は単
相または３相の多極スロットを有し、該スロットには単
相または３相の電機子巻線が巻回してなる永久磁石電動
機において、前記１極分を構成する永久磁石群の周囲を
１個の短絡環で巻回するように配置することを特徴とす
る永久磁石電動機の回転子構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001036503A JP2002238194A (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | 永久磁石電動機の回転子構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001036503A JP2002238194A (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | 永久磁石電動機の回転子構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002238194A true JP2002238194A (ja) | 2002-08-23 |
Family
ID=18899769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001036503A Pending JP2002238194A (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | 永久磁石電動機の回転子構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002238194A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2408390A (en) * | 2003-11-19 | 2005-05-25 | Boc Group Plc | Additional short circuited dem windings to compensate unbalanced magnetic pull (UMP) effects |
| EP1739808A2 (en) | 2005-06-30 | 2007-01-03 | General Electric Company | System and method for protecting magnetic elements of an electrical machine from demagnetization |
| JP2010206908A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Nissan Motor Co Ltd | 永久磁石形電動機 |
| WO2011108363A1 (ja) * | 2010-03-02 | 2011-09-09 | 国立大学法人長崎大学 | 永久磁石同期電動機 |
| KR101092323B1 (ko) | 2005-12-21 | 2011-12-09 | 주식회사 동서전자 | Ｌｓｐｍ 동기모터의 로터 |
| CN102468732A (zh) * | 2010-11-15 | 2012-05-23 | Hrs风电技术有限公司 | 一种低损耗的低速永磁同步电机 |
| JP2014011866A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
| US9093878B2 (en) | 2012-11-01 | 2015-07-28 | General Electric Company | Sensorless electric machine |
| US9641033B2 (en) | 2013-09-06 | 2017-05-02 | General Electric Company | Electric machine having offset rotor sections |
| US9871418B2 (en) | 2012-11-01 | 2018-01-16 | General Electric Company | Sensorless electric machine |
| US9941775B2 (en) | 2012-11-01 | 2018-04-10 | General Electric Company | D-ring implementation in skewed rotor assembly |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08256440A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Yaskawa Electric Corp | 永久磁石形同期回転電機のロータ |
-
2001
- 2001-02-14 JP JP2001036503A patent/JP2002238194A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08256440A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Yaskawa Electric Corp | 永久磁石形同期回転電機のロータ |
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| CN102468732A (zh) * | 2010-11-15 | 2012-05-23 | Hrs风电技术有限公司 | 一种低损耗的低速永磁同步电机 |
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| JP2014011866A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
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| US9871418B2 (en) | 2012-11-01 | 2018-01-16 | General Electric Company | Sensorless electric machine |
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| US9641033B2 (en) | 2013-09-06 | 2017-05-02 | General Electric Company | Electric machine having offset rotor sections |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071107 |
|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100907 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110105 |