JP2003061280A - モータの回転子 - Google Patents
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リラクタンストルクを併用した永久磁石型同
期モータにおいて、誘起電圧波形の改善によりトルク変
動を改善するとともに、マグネットトルクの向上を図る
ことに貢献できる、モータの回転子の提供。 【解決手段】 回転子１１は強磁性体のコア１２からな
り、そのコア１２の外周面の周方向に等間隔に所定個数
の永久磁石１４をそれぞれ取り付け、各永久磁石１４の
配列は、固定子側と対向する側の極性がＳ極とＮ極とが
交互に配置するようにした。また、コアの中心軸と各永
久磁石１４との間のコア１２内に、各永久磁石１４に対
応させて円弧状の永久磁石１６をそれぞれ埋め込み、そ
の各永久磁石１４の配列は、対応する永久磁石１４の配
列と同一になるようにした。
期モータにおいて、誘起電圧波形の改善によりトルク変
動を改善するとともに、マグネットトルクの向上を図る
ことに貢献できる、モータの回転子の提供。 【解決手段】 回転子１１は強磁性体のコア１２からな
り、そのコア１２の外周面の周方向に等間隔に所定個数
の永久磁石１４をそれぞれ取り付け、各永久磁石１４の
配列は、固定子側と対向する側の極性がＳ極とＮ極とが
交互に配置するようにした。また、コアの中心軸と各永
久磁石１４との間のコア１２内に、各永久磁石１４に対
応させて円弧状の永久磁石１６をそれぞれ埋め込み、そ
の各永久磁石１４の配列は、対応する永久磁石１４の配
列と同一になるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車などの
移動体に使用される永久磁石型同期モータ（ＰＭモー
タ）などのモータの回転子に関するものである。
移動体に使用される永久磁石型同期モータ（ＰＭモー
タ）などのモータの回転子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の永久磁石型同期モータと
しては、回転子（ロータ）に磁気的な突極性を持たせ、
これによりリラクタンストルクを有効利用するものが知
られ、回転子の構造により埋込み磁石型と表面磁石型と
がある。埋込み磁石型は、回転子の内部に永久磁石を埋
め込んだ構造で、リラクタンストルクを併用した永久磁
石型同期モータとなる。
しては、回転子（ロータ）に磁気的な突極性を持たせ、
これによりリラクタンストルクを有効利用するものが知
られ、回転子の構造により埋込み磁石型と表面磁石型と
がある。埋込み磁石型は、回転子の内部に永久磁石を埋
め込んだ構造で、リラクタンストルクを併用した永久磁
石型同期モータとなる。
【０００３】一方、表面磁石型は、回転子１を例えば図
１０に示すように構成するものである。この回転子１
は、強磁性体からなるコア２からなり、このコア２の外
周表面に所定間隔をおいて永久磁石３をそれぞれ貼り付
けるとともに、永久磁石３と永久磁石３との間に、突部
４を設けるようにしたものである。表面磁石型は、その
回転子１の突部４によって発生するリラクタンストルク
を利用した永久磁石型同期モータである。
１０に示すように構成するものである。この回転子１
は、強磁性体からなるコア２からなり、このコア２の外
周表面に所定間隔をおいて永久磁石３をそれぞれ貼り付
けるとともに、永久磁石３と永久磁石３との間に、突部
４を設けるようにしたものである。表面磁石型は、その
回転子１の突部４によって発生するリラクタンストルク
を利用した永久磁石型同期モータである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、埋込み磁石
型では、回転子のコアの内部に永久磁石を埋め込むた
め、永久磁石に磁束のコア内での短絡が発生する。一
方、表面磁石型では、短絡磁束は殆ど発生せず、永久磁
石の磁束を有効に使用できるため、永久磁石の使用量を
削減できる。
型では、回転子のコアの内部に永久磁石を埋め込むた
め、永久磁石に磁束のコア内での短絡が発生する。一
方、表面磁石型では、短絡磁束は殆ど発生せず、永久磁
石の磁束を有効に使用できるため、永久磁石の使用量を
削減できる。
【０００５】しかし、表面磁石型では、その磁石と対向
する固定子側の巻線の誘起電圧波形が高調波を多く含む
ため、モータのトルク変動（トルクリプル）が大きくな
り、その結果、回転子の振動やその振動による騒音の原
因になっていた。そこで、本発明の第１目的は、上記の
点に鑑み、リラクタンストルクを併用した永久磁石型同
期モータにおいて、誘起電圧波形の改善によりトルク変
動を改善するとともに、マグネットトルクの向上を図る
ことに貢献できる、モータの回転子を提供することにあ
る。
する固定子側の巻線の誘起電圧波形が高調波を多く含む
ため、モータのトルク変動（トルクリプル）が大きくな
り、その結果、回転子の振動やその振動による騒音の原
因になっていた。そこで、本発明の第１目的は、上記の
点に鑑み、リラクタンストルクを併用した永久磁石型同
期モータにおいて、誘起電圧波形の改善によりトルク変
動を改善するとともに、マグネットトルクの向上を図る
ことに貢献できる、モータの回転子を提供することにあ
る。
【０００６】また、本発明の第２目的は、リラクタンス
トルクを併用した永久磁石型同期モータの力率の向上に
貢献できる、モータの回転子を提供することにある。
トルクを併用した永久磁石型同期モータの力率の向上に
貢献できる、モータの回転子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、本発
明の第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発
明は、以下のように構成した。すなわち、請求項１に記
載の発明は、永久磁石型同期モータに設けられた固定子
に対応して使用される回転子であって、前記回転子は強
磁性体のコアからなり、そのコアの外周面の周方向に等
間隔に所定個数の第１の永久磁石をそれぞれ取り付け、
各第１の永久磁石の配列は、前記固定子側と対向する側
の極性がＳ極とＮ極とが交互に配置するようにし、か
つ、前記コアの中心軸と前記各第１の永久磁石との間の
コア内に、前記各第１の永久磁石に対応させて第２の永
久磁石をそれぞれ埋め込み、その各第２の永久磁石の配
列は、対応する前記第１の永久磁石の配列と同一になる
ようにしたことを特徴とするものである。
明の第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発
明は、以下のように構成した。すなわち、請求項１に記
載の発明は、永久磁石型同期モータに設けられた固定子
に対応して使用される回転子であって、前記回転子は強
磁性体のコアからなり、そのコアの外周面の周方向に等
間隔に所定個数の第１の永久磁石をそれぞれ取り付け、
各第１の永久磁石の配列は、前記固定子側と対向する側
の極性がＳ極とＮ極とが交互に配置するようにし、か
つ、前記コアの中心軸と前記各第１の永久磁石との間の
コア内に、前記各第１の永久磁石に対応させて第２の永
久磁石をそれぞれ埋め込み、その各第２の永久磁石の配
列は、対応する前記第１の永久磁石の配列と同一になる
ようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】このように請求項１に記載の発明では、回
転子を構成する永久磁石を、コアの表面側に設けた第１
の永久磁石と、そのコアの内部に埋め込んだ第２の永久
磁石とに分散するようにした。このため、請求項１に記
載の発明によれば、永久磁石の使用総量を従来の表面磁
石型の回転子と同一にした場合に、固定子との間に発生
する磁束分布密度が従来よりも改善されて誘起電圧波形
が改善されるためにモータのトルク変動を改善でき、か
つ電機子鎖交磁束が増加するためにマグネットトルクも
向上する。
転子を構成する永久磁石を、コアの表面側に設けた第１
の永久磁石と、そのコアの内部に埋め込んだ第２の永久
磁石とに分散するようにした。このため、請求項１に記
載の発明によれば、永久磁石の使用総量を従来の表面磁
石型の回転子と同一にした場合に、固定子との間に発生
する磁束分布密度が従来よりも改善されて誘起電圧波形
が改善されるためにモータのトルク変動を改善でき、か
つ電機子鎖交磁束が増加するためにマグネットトルクも
向上する。
【０００９】さらに、本発明の第２の目的を達成するた
めに、請求項２および請求項３に記載の発明は、以下の
ように構成した。すなわち、請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のモータの回転子において、前記各第２
の永久磁石の埋め込み位置を、前記各第１の永久磁石の
配置位置に対して前記コアの回転方向に所定角度ずらす
ようにしたことを特徴とするものである。
めに、請求項２および請求項３に記載の発明は、以下の
ように構成した。すなわち、請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のモータの回転子において、前記各第２
の永久磁石の埋め込み位置を、前記各第１の永久磁石の
配置位置に対して前記コアの回転方向に所定角度ずらす
ようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】また、請求項３に記載の発明は、永久磁石
型同期モータに設けられた固定子に対応して使用される
回転子であって、前記回転子は強磁性体のコアからな
り、そのコアの外周面の周方向に等間隔に所定個数の永
久磁石をそれぞれ取り付け、各永久磁石の配列は、前記
固定子側と対向する側の極性がＳ極とＮ極とが交互に配
置するようにし、かつ、前記コアの外周面の前記各永久
磁石の両隣に突部をそれぞれ設け、その各突部は前記コ
アの回転方向の各先端側を切り欠くようにしたことを特
徴とするものである。
型同期モータに設けられた固定子に対応して使用される
回転子であって、前記回転子は強磁性体のコアからな
り、そのコアの外周面の周方向に等間隔に所定個数の永
久磁石をそれぞれ取り付け、各永久磁石の配列は、前記
固定子側と対向する側の極性がＳ極とＮ極とが交互に配
置するようにし、かつ、前記コアの外周面の前記各永久
磁石の両隣に突部をそれぞれ設け、その各突部は前記コ
アの回転方向の各先端側を切り欠くようにしたことを特
徴とするものである。
【００１１】このような構成からなる請求項２および請
求項３に記載の発明の特徴について以下に説明する。請
求項１に記載の発明または図１０に示すような従来の回
転子では、リラクタンストルクを利用するため、電機子
磁束が大きくなる。このため、モータの力率が低下す
る。この力率を改善するためには電機子磁束を抑える必
要があるが、トルクを低下させてしまう。
求項３に記載の発明の特徴について以下に説明する。請
求項１に記載の発明または図１０に示すような従来の回
転子では、リラクタンストルクを利用するため、電機子
磁束が大きくなる。このため、モータの力率が低下す
る。この力率を改善するためには電機子磁束を抑える必
要があるが、トルクを低下させてしまう。
【００１２】そこで、このような不都合を解消するため
に、請求項２または請求項３に記載の発明のような構造
とした。すなわち、請求項２に記載の発明では、第２の
永久磁石の埋め込み位置を、第１の永久磁石の配置位置
に対してコアの回転方向に所定角度ずらすようにした。
さらに、請求項３に記載の発明では、突部のうち、コア
の回転方向の先端側を切り欠くようにした。
に、請求項２または請求項３に記載の発明のような構造
とした。すなわち、請求項２に記載の発明では、第２の
永久磁石の埋め込み位置を、第１の永久磁石の配置位置
に対してコアの回転方向に所定角度ずらすようにした。
さらに、請求項３に記載の発明では、突部のうち、コア
の回転方向の先端側を切り欠くようにした。
【００１３】このような構造にすると、マグネットトル
クを殆ど変化させることがない上に、リラクタンストル
クがわずかに低下するもののそのピーク位相（進角）を
小さくできるので、その合成トルク（マグネットトルク
＋リラクタンストルク）のピーク値を殆ど低下させるこ
とがない。さらに、電機子磁束が低下する上にその位相
も変化するので、誘起電圧と電流の位相差が小さくな
り、モータの力率が向上する。そのため、モータの最大
出力を増大させることができ、特に電源としてバッテリ
を用いた低電圧のアプリケーションに有効である。
クを殆ど変化させることがない上に、リラクタンストル
クがわずかに低下するもののそのピーク位相（進角）を
小さくできるので、その合成トルク（マグネットトルク
＋リラクタンストルク）のピーク値を殆ど低下させるこ
とがない。さらに、電機子磁束が低下する上にその位相
も変化するので、誘起電圧と電流の位相差が小さくな
り、モータの力率が向上する。そのため、モータの最大
出力を増大させることができ、特に電源としてバッテリ
を用いた低電圧のアプリケーションに有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。本発明のモータの回転子の第
１実施形態の構成について、図１を参照して説明する。
この第１実施形態に係る回転子は、永久磁石型同期モー
タに適用されるものであって、その永久磁石型同期モー
タの所定の固定子（図示せず）に対応して使用されるも
のである。
図面を参照して説明する。本発明のモータの回転子の第
１実施形態の構成について、図１を参照して説明する。
この第１実施形態に係る回転子は、永久磁石型同期モー
タに適用されるものであって、その永久磁石型同期モー
タの所定の固定子（図示せず）に対応して使用されるも
のである。
【００１５】回転子１１は、図１に示すように、強磁性
体のコア１２からなり、このコア１２は例えば薄い珪素
鋼板からなる積層鋼板１３を積層して所定の厚さを有す
るものである。このコア１２の外周面の周方向には、所
定個数（この例では４個）の永久磁石１４が所定間隔を
置いて取り付けられている。さらに具体的には、コア１
２の外周面の周方向に例えば４個の凹部１５が設けら
れ、この各凹部１５内に永久磁石１４がそれぞれ収容さ
れ固定されている。その各永久磁石１４の配列は、図１
に示すように、その表面側（図示しない固定子と対向す
る側）の極性がＳ極とＮ極とが交互に配置されるように
なっている。
体のコア１２からなり、このコア１２は例えば薄い珪素
鋼板からなる積層鋼板１３を積層して所定の厚さを有す
るものである。このコア１２の外周面の周方向には、所
定個数（この例では４個）の永久磁石１４が所定間隔を
置いて取り付けられている。さらに具体的には、コア１
２の外周面の周方向に例えば４個の凹部１５が設けら
れ、この各凹部１５内に永久磁石１４がそれぞれ収容さ
れ固定されている。その各永久磁石１４の配列は、図１
に示すように、その表面側（図示しない固定子と対向す
る側）の極性がＳ極とＮ極とが交互に配置されるように
なっている。
【００１６】コア１２内であって、各永久磁石１４とコ
ア１２の中心との間には、図１に示すように、各永久磁
石１４に対応する円弧状の永久磁石１６、１６がそれぞ
れ埋め込まれている。この円弧状の永久磁石１６、１６
の各配列は、図１に示すように、対応する永久磁石１
４、１４の配列と同一になるようにした。さらに具体的
には、コア１２は、各永久磁石１４の両端から等距離だ
け離れた各位置から各永久磁石１４にほぼ沿う方向に、
円弧状の溝１７、１７がそれぞれ形成されている。その
円弧状の各溝１７、１７内には、円弧状の永久磁石１
６、１６がそれぞれ収容され固定されている。
ア１２の中心との間には、図１に示すように、各永久磁
石１４に対応する円弧状の永久磁石１６、１６がそれぞ
れ埋め込まれている。この円弧状の永久磁石１６、１６
の各配列は、図１に示すように、対応する永久磁石１
４、１４の配列と同一になるようにした。さらに具体的
には、コア１２は、各永久磁石１４の両端から等距離だ
け離れた各位置から各永久磁石１４にほぼ沿う方向に、
円弧状の溝１７、１７がそれぞれ形成されている。その
円弧状の各溝１７、１７内には、円弧状の永久磁石１
６、１６がそれぞれ収容され固定されている。
【００１７】コア１２の中心の厚さ方向には、図示しな
い回転軸を取り付けるための取り付け孔１８が設けられ
ている。なお、図１に示す回転子１１では、そのコア１
２内に埋め込まれる永久磁石１６、１６を１層として構
成したものである。しかし、これに代えてそのコア１２
内に、永久磁石１６、１６に相当する永久磁石を２層ま
た３層のように多層とするようにしても良い。
い回転軸を取り付けるための取り付け孔１８が設けられ
ている。なお、図１に示す回転子１１では、そのコア１
２内に埋め込まれる永久磁石１６、１６を１層として構
成したものである。しかし、これに代えてそのコア１２
内に、永久磁石１６、１６に相当する永久磁石を２層ま
た３層のように多層とするようにしても良い。
【００１８】次に、このように構成される第１実施形態
の回転子を所定の永久磁石型同期モータに使用した場合
には、そのモータのトルクＴは、次の（１）式により与
えられる。 Ｔ＝Ｐn ×Φa ×ｉq ＋Ｐn(Ｌd −Ｌq ）×ｉd ×ｉq ・・・・（１） ここで、（１）式において、第１項がマグネットトルク
を表し、第２項がリラクタンストルクを表す。
の回転子を所定の永久磁石型同期モータに使用した場合
には、そのモータのトルクＴは、次の（１）式により与
えられる。 Ｔ＝Ｐn ×Φa ×ｉq ＋Ｐn(Ｌd −Ｌq ）×ｉd ×ｉq ・・・・（１） ここで、（１）式において、第１項がマグネットトルク
を表し、第２項がリラクタンストルクを表す。
【００１９】また、（１）式において、Ｐn は永久磁石
１４の極対数である。また、Φa は、Φa ＝√３／２×
Φf （√３／２は、３／２の平方根を意味し、Φf は永
久磁石による電機子鎖交磁束の最大値である）である。
さらに、Ｌd 、Ｌq は、ｄ軸とｑ軸の各インダクタンス
である。また、ｉd 、ｉq は、電機子電流のｄ軸とｑ軸
の各成分である。
１４の極対数である。また、Φa は、Φa ＝√３／２×
Φf （√３／２は、３／２の平方根を意味し、Φf は永
久磁石による電機子鎖交磁束の最大値である）である。
さらに、Ｌd 、Ｌq は、ｄ軸とｑ軸の各インダクタンス
である。また、ｉd 、ｉq は、電機子電流のｄ軸とｑ軸
の各成分である。
【００２０】次に、第１実施形態の回転子と、図１０に
示す従来の回転子とを、所定の永久磁石型同期モータに
適用して各種の比較試験を実施したので、その試験結果
について説明する。なお、この試験では、第１実施形態
の回転子１１の永久磁石１４、１６の使用総量と、図１
０に示す従来の回転子１の永久磁石３の使用総量とを同
一としている。
示す従来の回転子とを、所定の永久磁石型同期モータに
適用して各種の比較試験を実施したので、その試験結果
について説明する。なお、この試験では、第１実施形態
の回転子１１の永久磁石１４、１６の使用総量と、図１
０に示す従来の回転子１の永久磁石３の使用総量とを同
一としている。
【００２１】図２は、電機子鎖交磁束の基本波形の比較
例を示し、曲線Ａが従来の回転子の場合であり、曲線Ｂ
が第１実施形態の回転子の場合である。両者を比較する
と、第１実施形態の回転子の方が従来の回転子よりも約
１０％大きくなっている。これは、（１）式においてΦ
a が約１０％増加することになるので、（１）式におけ
る第１項のマグネットトルクが約１０％向上する。
例を示し、曲線Ａが従来の回転子の場合であり、曲線Ｂ
が第１実施形態の回転子の場合である。両者を比較する
と、第１実施形態の回転子の方が従来の回転子よりも約
１０％大きくなっている。これは、（１）式においてΦ
a が約１０％増加することになるので、（１）式におけ
る第１項のマグネットトルクが約１０％向上する。
【００２２】図３は、第１実施形態の回転子１１の場合
の他に、回転子内に埋め込む永久磁石を２層、３層とし
た場合の電機子鎖交磁束の比較例を示す。この比較例に
よれば、回転子内に埋め込む永久磁石を２層、３層と増
加すると、その増加に伴って電機子鎖交磁束が増加し、
よってマグネットトルクも増加することがわかる。図４
は、モータの固定子側の巻線に誘起される相誘起電圧の
波形の比較例である。
の他に、回転子内に埋め込む永久磁石を２層、３層とし
た場合の電機子鎖交磁束の比較例を示す。この比較例に
よれば、回転子内に埋め込む永久磁石を２層、３層と増
加すると、その増加に伴って電機子鎖交磁束が増加し、
よってマグネットトルクも増加することがわかる。図４
は、モータの固定子側の巻線に誘起される相誘起電圧の
波形の比較例である。
【００２３】この比較例によれば、従来の表面磁石型の
回転子の場合には、相誘起電圧は実線で示すように、高
調波がのって階段状になっている。トルクの波形は、そ
の誘起電圧とモータに供給される正弦波電流との積で表
されるので、従来の回転子の場合には大きなトルク変動
が発生する。これに対して、第１実施形態の回転子の場
合には、一点鎖線で示すように、相誘起電圧の波形が改
善されるので、トルク変動も改善される。このトルク変
動の改善度は、回転子における埋め込み磁石の層数が増
加するほど改善され、その層数とトルク変動（トルクリ
プル）の減少の程度を図５に示す。
回転子の場合には、相誘起電圧は実線で示すように、高
調波がのって階段状になっている。トルクの波形は、そ
の誘起電圧とモータに供給される正弦波電流との積で表
されるので、従来の回転子の場合には大きなトルク変動
が発生する。これに対して、第１実施形態の回転子の場
合には、一点鎖線で示すように、相誘起電圧の波形が改
善されるので、トルク変動も改善される。このトルク変
動の改善度は、回転子における埋め込み磁石の層数が増
加するほど改善され、その層数とトルク変動（トルクリ
プル）の減少の程度を図５に示す。
【００２４】なお、上記の第１実施形態の回転子１１
は、モータがインナーロータ型の場合である。しかし、
その回転子１１のように、コアの表面側に設けた永久磁
石１４と、そのコアの内部に埋め込んだ永久磁石１６と
に分散するという考え方を、モータがアウターロータ型
の場合においてその回転子に適用するようにしても良
い。
は、モータがインナーロータ型の場合である。しかし、
その回転子１１のように、コアの表面側に設けた永久磁
石１４と、そのコアの内部に埋め込んだ永久磁石１６と
に分散するという考え方を、モータがアウターロータ型
の場合においてその回転子に適用するようにしても良
い。
【００２５】次に、本発明のモータの回転子の第２実施
形態の構成について、図６を参照して説明する。図１０
に示す従来の回転子１では、突部４によって発生するリ
ラクタンストルクを利用するため、電機子磁束が大きく
なる。このため、モータの力率が低下する。この力率を
改善するためには電機子磁束を抑える必要があるが、ト
ルクを低下させてしまうという不都合がある。
形態の構成について、図６を参照して説明する。図１０
に示す従来の回転子１では、突部４によって発生するリ
ラクタンストルクを利用するため、電機子磁束が大きく
なる。このため、モータの力率が低下する。この力率を
改善するためには電機子磁束を抑える必要があるが、ト
ルクを低下させてしまうという不都合がある。
【００２６】そこで、このような不都合を解消するため
に、図６に示すような第２実施形態に係る回転子２１を
考案した。すなわち、この回転子２１は、強磁性体のコ
ア２２からなり、このコア２２は例えば薄い珪素鋼板か
らなる積層鋼板２３を積層して所定の厚さを有するもの
である。このコア２２の外周面の周方向には、所定個数
（この例では４個）の円弧状の永久磁石２４が所定間隔
を置いて取り付けられている。さらに、コア２２の外周
面の各永久磁石２４の両隣には、リラクタンストルク発
生用の突部２５を設けるようにした。
に、図６に示すような第２実施形態に係る回転子２１を
考案した。すなわち、この回転子２１は、強磁性体のコ
ア２２からなり、このコア２２は例えば薄い珪素鋼板か
らなる積層鋼板２３を積層して所定の厚さを有するもの
である。このコア２２の外周面の周方向には、所定個数
（この例では４個）の円弧状の永久磁石２４が所定間隔
を置いて取り付けられている。さらに、コア２２の外周
面の各永久磁石２４の両隣には、リラクタンストルク発
生用の突部２５を設けるようにした。
【００２７】さらに具体的には、コア２２の外周面の周
方向に、所定個数（この例では４個）の凹部２６が所定
間隔を置いて形成されるとともに、その凹部２６と凹部
２６との間に円弧状の突部２５が形成されるようにし
た。その凹部２６内に永久磁石２４を収容されて固定さ
れている。その各永久磁石２４の配列は、図６に示すよ
うに、その表面側の極性がＳ極とＮ極とが交互に配置さ
れるようにした。
方向に、所定個数（この例では４個）の凹部２６が所定
間隔を置いて形成されるとともに、その凹部２６と凹部
２６との間に円弧状の突部２５が形成されるようにし
た。その凹部２６内に永久磁石２４を収容されて固定さ
れている。その各永久磁石２４の配列は、図６に示すよ
うに、その表面側の極性がＳ極とＮ極とが交互に配置さ
れるようにした。
【００２８】さらに、各突部２５は、コア２２の回転方
向の各先端側を図６に示すように傾斜状に切り欠き、そ
の各突部２５が傾斜部と円弧部とから形成されるように
した。従って、各突部２５は形状自体は同一であるが、
図６に示すように、コア２２上では左右で非対称に配置
されたものとなる。次に、以上の構成からなる第２実施
形態の回転子と、図１０に示す従来の回転子とを、所定
の永久磁石型同期モータに適用して各種の比較試験を実
施したので、その試験結果について説明する。なお、こ
の試験では、第２実施形態の回転子２１の永久磁石２４
の使用総量と、図１０に示す従来の回転子１の永久磁石
３の使用総量とを同一としている。
向の各先端側を図６に示すように傾斜状に切り欠き、そ
の各突部２５が傾斜部と円弧部とから形成されるように
した。従って、各突部２５は形状自体は同一であるが、
図６に示すように、コア２２上では左右で非対称に配置
されたものとなる。次に、以上の構成からなる第２実施
形態の回転子と、図１０に示す従来の回転子とを、所定
の永久磁石型同期モータに適用して各種の比較試験を実
施したので、その試験結果について説明する。なお、こ
の試験では、第２実施形態の回転子２１の永久磁石２４
の使用総量と、図１０に示す従来の回転子１の永久磁石
３の使用総量とを同一としている。
【００２９】図７は、モータの相誘起電圧のマグネット
成分の基本波成分、その相誘起電圧の電機子成分の基本
波成分、それらの合成相誘起電圧の基本波成分、および
モータに流れる相電流の比較例を示す。これについて検
討すると、まず相誘起電圧のマグネット成分は、第２実
施形態の回転子と従来の回転子のいずれの場合であって
も、図７の実線Ａに示すようにほぼ同一となる。
成分の基本波成分、その相誘起電圧の電機子成分の基本
波成分、それらの合成相誘起電圧の基本波成分、および
モータに流れる相電流の比較例を示す。これについて検
討すると、まず相誘起電圧のマグネット成分は、第２実
施形態の回転子と従来の回転子のいずれの場合であって
も、図７の実線Ａに示すようにほぼ同一となる。
【００３０】これに対して、相誘起電圧の電機子成分
は、第２実施形態の回転子の場合には実線Ｂ１に示すよ
うになり、点線Ｂ２で示す従来の回転子の場合に比べて
その全体が図示のようにシフトする。従って、合成相誘
起電圧は、第２実施形態の回転子の場合には実線Ｃ１に
示すようになり、点線Ｃ２で示す従来の回転子の場合に
比べてその全体が図示のようにシフトする。
は、第２実施形態の回転子の場合には実線Ｂ１に示すよ
うになり、点線Ｂ２で示す従来の回転子の場合に比べて
その全体が図示のようにシフトする。従って、合成相誘
起電圧は、第２実施形態の回転子の場合には実線Ｃ１に
示すようになり、点線Ｃ２で示す従来の回転子の場合に
比べてその全体が図示のようにシフトする。
【００３１】この結果、モータの合成相誘起電圧とモー
タに流れる相電流との位相差を比較すると、第２実施形
態の回転子の場合にはθ１となり、θ２で示す従来の回
転子の場合に比べて小さくなる。図８は、モータのマグ
ネットトルク、モータのリラクタンストルク、それらの
合成トルク、およびモータの力率の比較例を示す。
タに流れる相電流との位相差を比較すると、第２実施形
態の回転子の場合にはθ１となり、θ２で示す従来の回
転子の場合に比べて小さくなる。図８は、モータのマグ
ネットトルク、モータのリラクタンストルク、それらの
合成トルク、およびモータの力率の比較例を示す。
【００３２】これについて検討すると、まずマグネット
トルクは、第２実施形態の回転子と従来の回転子のいず
れの場合も、図８の実線Ａに示すようにほぼ同一とな
る。これに対して、リラクタンストルクは、第２実施形
態の回転子の場合には実線Ｂ１に示すようになり、点線
Ｂ２で示す従来の回転子の場合と比べて、その全体が電
流位相の負側にシフトする。
トルクは、第２実施形態の回転子と従来の回転子のいず
れの場合も、図８の実線Ａに示すようにほぼ同一とな
る。これに対して、リラクタンストルクは、第２実施形
態の回転子の場合には実線Ｂ１に示すようになり、点線
Ｂ２で示す従来の回転子の場合と比べて、その全体が電
流位相の負側にシフトする。
【００３３】従って、マグネットトルクとリラクタンス
トルクの合成トルクは、第２実施形態の回転子の場合に
は実線Ｃ１に示すようになり、従来の回転子の場合には
点線Ｃ２に示すようになる。このため、その最大値は変
わらないが、リラクタンストルクの場合と同様に、全体
として電流位相の負側にシフトする。しかし、上記のよ
うにモータの合成相誘起電圧とモータに流れる相電流の
位相差が従来よりも小さくなる。このため、モータの力
率は、第２実施形態の回転子の場合には図８の実線Ｄ１
に示すようになり、点線Ｄ２で示す従来の回転子の場合
と比べて改善される。
トルクの合成トルクは、第２実施形態の回転子の場合に
は実線Ｃ１に示すようになり、従来の回転子の場合には
点線Ｃ２に示すようになる。このため、その最大値は変
わらないが、リラクタンストルクの場合と同様に、全体
として電流位相の負側にシフトする。しかし、上記のよ
うにモータの合成相誘起電圧とモータに流れる相電流の
位相差が従来よりも小さくなる。このため、モータの力
率は、第２実施形態の回転子の場合には図８の実線Ｄ１
に示すようになり、点線Ｄ２で示す従来の回転子の場合
と比べて改善される。
【００３４】なお、上記の第２実施形態の回転子２１
は、モータがインナーロータ型の場合である。しかし、
その回転子２１のようにリラクタンストルクの発生にか
かる突部２５を切欠くという考え方を、モータがアウタ
ーロータ型の場合においてその回転子に適用するように
しても良い。次に、本発明のモータの回転子の第３実施
形態の構成について、図９を参照して説明する。
は、モータがインナーロータ型の場合である。しかし、
その回転子２１のようにリラクタンストルクの発生にか
かる突部２５を切欠くという考え方を、モータがアウタ
ーロータ型の場合においてその回転子に適用するように
しても良い。次に、本発明のモータの回転子の第３実施
形態の構成について、図９を参照して説明する。
【００３５】上記の第２実施形態の回転子１１では、リ
ラクタンストルクを利用するため、電機子磁束が大きく
なる。このため、モータの力率が低下する。この力率を
改善するためには電機子磁束を抑える必要があるが、ト
ルクを低下させてしまうという不都合がある。そこで、
このような不都合を解消するために、図９に示すような
第３実施形態に係る回転子３１を考案した。
ラクタンストルクを利用するため、電機子磁束が大きく
なる。このため、モータの力率が低下する。この力率を
改善するためには電機子磁束を抑える必要があるが、ト
ルクを低下させてしまうという不都合がある。そこで、
このような不都合を解消するために、図９に示すような
第３実施形態に係る回転子３１を考案した。
【００３６】この第３実施形態に係る回転子３１は、図
９に示すように、図１に示す回転子１１の構成を基本と
し、コア１２内に埋め込む円弧状の各永久磁石３６、３
６の埋め込み位置を、回転子３１の回転方向に所定角度
θだけずらすようにしたものである。すなわち、回転子
３１は、コア１２内であって、各永久磁石１４とコア１
２の中心との間に、図９に示すように、各永久磁石１４
に対応する円弧状の永久磁石３６、３６をそれぞれ埋め
込むようにし、その各永久磁石３６、３６の各埋め込み
位置を、全体的に回転子３１の回転方向に所定角度θだ
けずらすようにしたものである。
９に示すように、図１に示す回転子１１の構成を基本と
し、コア１２内に埋め込む円弧状の各永久磁石３６、３
６の埋め込み位置を、回転子３１の回転方向に所定角度
θだけずらすようにしたものである。すなわち、回転子
３１は、コア１２内であって、各永久磁石１４とコア１
２の中心との間に、図９に示すように、各永久磁石１４
に対応する円弧状の永久磁石３６、３６をそれぞれ埋め
込むようにし、その各永久磁石３６、３６の各埋め込み
位置を、全体的に回転子３１の回転方向に所定角度θだ
けずらすようにしたものである。
【００３７】さらに具体的には、コア１２は、各永久磁
石１４の両端から各永久磁石１４に沿う方向に、円弧状
の溝３７、３７をそれぞれ形成している。しかし、その
各溝３７、３７の各入り口の各位置が、各永久磁石１４
の両端から等距離ではなく、回転子３１の回転方向の前
方側がその後方側よりも大きくするようにした。そし
て、その円弧状の各溝３７、３７内には、円弧状の永久
磁石３６、３６がそれぞれ収容され固定されている。
石１４の両端から各永久磁石１４に沿う方向に、円弧状
の溝３７、３７をそれぞれ形成している。しかし、その
各溝３７、３７の各入り口の各位置が、各永久磁石１４
の両端から等距離ではなく、回転子３１の回転方向の前
方側がその後方側よりも大きくするようにした。そし
て、その円弧状の各溝３７、３７内には、円弧状の永久
磁石３６、３６がそれぞれ収容され固定されている。
【００３８】なお、他の部分の構成は、第１実施形態の
回転子１１と同様であるので、同一構成要素には同一符
号を付してその説明は省略する。以上のような構成によ
る第３実施形態によれば、第２実施形態と同様にその特
性を改善することができる。すなわち、第３実施形態に
よれば、マグネットトルクを殆ど変化させることがない
上に、リラクタンストルクがわずかに低下するもののそ
のピーク位相を小さくできるので、その合成トルクのピ
ーク値を殆ど低下させることがない（図８参照）。
回転子１１と同様であるので、同一構成要素には同一符
号を付してその説明は省略する。以上のような構成によ
る第３実施形態によれば、第２実施形態と同様にその特
性を改善することができる。すなわち、第３実施形態に
よれば、マグネットトルクを殆ど変化させることがない
上に、リラクタンストルクがわずかに低下するもののそ
のピーク位相を小さくできるので、その合成トルクのピ
ーク値を殆ど低下させることがない（図８参照）。
【００３９】さらに、電機子磁束が低下する上にその位
相も変化するので、相誘起電圧と相電流の位相差が小さ
くなり、モータの力率を向上させることができる（図７
および図８参照）。なお、上記の第３実施形態の回転子
３１は、モータがインナーロータ型の場合である。しか
し、その回転子３１のように、各永久磁石３６、３６の
埋め込み位置を、回転子３１の回転方向に所定角度θだ
けずらすという考え方を、モータがアウターロータ型の
場合においてその回転子に適用するようにしても良い。
相も変化するので、相誘起電圧と相電流の位相差が小さ
くなり、モータの力率を向上させることができる（図７
および図８参照）。なお、上記の第３実施形態の回転子
３１は、モータがインナーロータ型の場合である。しか
し、その回転子３１のように、各永久磁石３６、３６の
埋め込み位置を、回転子３１の回転方向に所定角度θだ
けずらすという考え方を、モータがアウターロータ型の
場合においてその回転子に適用するようにしても良い。
【００４０】次に、本発明のモータの回転子の第４実施
形態の構成について、図１１を参照して説明する。上記
の第３実施形態では、図９に示すように、回転子３１
を、コア１２の表面側に永久磁石１４を設けるととも
に、そのコア１２に内部に埋め込んだ永久磁石３６が一
層の場合について説明したが、第４実施形態では以下の
ように構成するようにした。
形態の構成について、図１１を参照して説明する。上記
の第３実施形態では、図９に示すように、回転子３１
を、コア１２の表面側に永久磁石１４を設けるととも
に、そのコア１２に内部に埋め込んだ永久磁石３６が一
層の場合について説明したが、第４実施形態では以下の
ように構成するようにした。
【００４１】すなわち、第４実施形態の回転子４１は、
図１１に示すように、コア１２の表面側の永久磁石１４
を省略するとともに、コア１２の内部に永久磁石３６
Ａ、３６Ｂを、それぞれ埋め込んで多層（この場合には
２層）となるようにした。そして、その永久磁石３６
Ａ、３６Ｂのうち、内側の永久磁石３６Ｂの埋め込み位
置を、図示のように回転方向に対して角度θだけずらす
ようにした。
図１１に示すように、コア１２の表面側の永久磁石１４
を省略するとともに、コア１２の内部に永久磁石３６
Ａ、３６Ｂを、それぞれ埋め込んで多層（この場合には
２層）となるようにした。そして、その永久磁石３６
Ａ、３６Ｂのうち、内側の永久磁石３６Ｂの埋め込み位
置を、図示のように回転方向に対して角度θだけずらす
ようにした。
【００４２】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１に記載の発
明によれば、永久磁石の使用総量を従来の表面磁石型の
回転子と同一にした場合には、固定子との間に発生する
磁束分布密度が従来よりも改善されて誘起電圧波形が改
善されるためにモータのトルク変動を改善でき、かつ電
機子鎖交磁束が増加するためにマグネットトルクも向上
する、モータの回転子を提供できる。
明によれば、永久磁石の使用総量を従来の表面磁石型の
回転子と同一にした場合には、固定子との間に発生する
磁束分布密度が従来よりも改善されて誘起電圧波形が改
善されるためにモータのトルク変動を改善でき、かつ電
機子鎖交磁束が増加するためにマグネットトルクも向上
する、モータの回転子を提供できる。
【００４３】また、請求項２に記載の発明によれば、リ
ラクタンストルクを併用したＰＭモータの効率の向上に
貢献できる、回転子を提供できる上に、トルク変動の改
善、マグネットトルクの向上、力率の向上の効果があ
る。さらに、請求項３に記載の発明によれば、リラクタ
ンストルクを併用したＰＭモータの効率の向上に貢献で
きる、回転子を提供できる。
ラクタンストルクを併用したＰＭモータの効率の向上に
貢献できる、回転子を提供できる上に、トルク変動の改
善、マグネットトルクの向上、力率の向上の効果があ
る。さらに、請求項３に記載の発明によれば、リラクタ
ンストルクを併用したＰＭモータの効率の向上に貢献で
きる、回転子を提供できる。
【図１】本発明のモータの回転子の第１実施形態の構成
を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその側面図であ
る。
を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその側面図であ
る。
【図２】電機子鎖交磁束の比較例を示す図である。
【図３】埋め込み磁石の層数と電機子鎖交磁束の比較例
を示す図である。
を示す図である。
【図４】相誘起電圧の波形の比較例を示す図である。
【図５】埋め込み磁石の層数とトルクリプルの比較例を
示す図である。
示す図である。
【図６】本発明のモータの回転子の第２実施形態の構成
を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその側面図であ
る。
を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその側面図であ
る。
【図７】モータの誘起電圧のマグネット成分、その誘起
電圧の電機子成分、それらの合成誘起電圧、およびモー
タに流れる電流の比較例を示す図である
電圧の電機子成分、それらの合成誘起電圧、およびモー
タに流れる電流の比較例を示す図である
【図８】モータのマグネットトルク、モータのリラクタ
ンストルク、それらの合成トルク、およびモータの力率
の比較例を示す図である。
ンストルク、それらの合成トルク、およびモータの力率
の比較例を示す図である。
【図９】本発明のモータの回転子の第３実施形態の構成
を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその側面図であ
る。
を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその側面図であ
る。
【図１０】従来のモータの回転子の構成を示し、（Ａ）
はその平面図、（Ｂ）はその側面図である。
はその平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図１１】本発明のモータの回転子の第４実施形態の構
成を示す平面図である。
成を示す平面図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１ 回転子
１２、２２ コア
１４ 永久磁石
１５ 凹部
１６ 円弧状の永久磁石
１７ 溝
２４ 永久磁石
２５ 突部
２６ 凹部
３６ 円弧状の永久磁石
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AA09 AE07 AE08
5H621 AA03 BB07 HH01 JK02 JK03
PP10
5H622 AA03 CA02 CA07 CA10 CA13
CB01 CB05 PP07 PP19
Claims (3)
- 【請求項１】 永久磁石型同期モータに設けられた固定
子に対応して使用される回転子であって、 前記回転子は強磁性体のコアからなり、そのコアの外周
面の周方向に等間隔に所定個数の第１の永久磁石をそれ
ぞれ取り付け、各第１の永久磁石の配列は、前記固定子
側と対向する側の極性がＳ極とＮ極とが交互に配置する
ようにし、 かつ、前記コアの中心軸と前記各第１の永久磁石との間
のコア内に、前記各第１の永久磁石に対応させて第２の
永久磁石をそれぞれ埋め込み、その各第２の永久磁石の
配列は、対応する前記第１の永久磁石の配列と同一にな
るようにしたことを特徴とするモータの回転子。 - 【請求項２】 前記各第２の永久磁石の埋め込み位置
を、前記各第１の永久磁石の配置位置に対して前記コア
の回転方向に所定角度ずらすようにしたことを特徴とす
る請求項１に記載のモータの回転子。 - 【請求項３】 永久磁石型同期モータに設けられた固定
子に対応して使用される回転子であって、 前記回転子は強磁性体のコアからなり、そのコアの外周
面の周方向に等間隔に所定個数の永久磁石をそれぞれ取
り付け、各永久磁石の配列は、前記固定子側と対向する
側の極性がＳ極とＮ極とが交互に配置するようにし、 かつ、前記コアの外周面の前記各永久磁石の両隣に突部
をそれぞれ設け、その各突部は前記コアの回転方向の各
先端側を切り欠くようにしたことを特徴とするモータの
回転子。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001244614A JP4680442B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | モータの回転子 |
| AT02016836T ATE460765T1 (de) | 2001-08-10 | 2002-07-29 | Läufer für einen permanentmagnetmotor |
| ES02016836T ES2341227T3 (es) | 2001-08-10 | 2002-07-29 | Rotor para motor de imanes permanentes. |
| DE60235599T DE60235599D1 (de) | 2001-08-10 | 2002-07-29 | Läufer für einen Permanentmagnetmotor |
| EP02016836A EP1283581B1 (en) | 2001-08-10 | 2002-07-29 | Rotor for permanent magnet motor |
| TW091117329A TW571483B (en) | 2001-08-10 | 2002-08-01 | Rotor for a motor |
| US10/215,529 US6664688B2 (en) | 2001-08-10 | 2002-08-09 | Rotor for a motor |
| CNB021285713A CN1266818C (zh) | 2001-08-10 | 2002-08-09 | 电动机转子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001244614A JP4680442B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | モータの回転子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003061280A true JP2003061280A (ja) | 2003-02-28 |
| JP4680442B2 JP4680442B2 (ja) | 2011-05-11 |
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ID=19074517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001244614A Expired - Fee Related JP4680442B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | モータの回転子 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6664688B2 (ja) |
| EP (1) | EP1283581B1 (ja) |
| JP (1) | JP4680442B2 (ja) |
| CN (1) | CN1266818C (ja) |
| AT (1) | ATE460765T1 (ja) |
| DE (1) | DE60235599D1 (ja) |
| ES (1) | ES2341227T3 (ja) |
| TW (1) | TW571483B (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006333544A (ja) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Daikin Ind Ltd | 回転子、電動機、圧縮機、送風機、及び空気調和機 |
| FR2895844A1 (fr) * | 2006-01-03 | 2007-07-06 | Leroy Somer Moteurs | Machine electrique tournante comportant des pieces polaires et des aimants permanents |
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