JP2006304453A - Permanent magnet motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、永久磁石が取り付けられた回転子が、固定子によって作られる回転磁界に同期して回動する永久磁石モータに係るものである。 The present invention relates to a permanent magnet motor in which a rotor to which a permanent magnet is attached rotates in synchronization with a rotating magnetic field created by a stator.
固定子巻線の回転磁界により回転子が回動する永久磁石モータにおいては、固定子巻線は、インバータ等を介して供給される電源によって付勢される。このため、電源には高調波が含まれており、回転子の永久磁石に渦電流が発生する。
そこで、従来の永久磁石モータは、永久磁石片を回転軸方向へ積層し、磁性材のバックヨーク材に積層断面を露出させて固着させていた(例えば、特許文献1参照)。
また、各回転子磁極を軸方向に複数配列して、所定の形状を得やすくしたり、大型化を可能にしていた(例えば、特許文献2参照)。
更にまた、磁極が周方向に配列された複数の永久磁石片で構成して、大きな磁極を構成するようにしていた(例えば、特許文献2参照)。
In a permanent magnet motor in which the rotor is rotated by the rotating magnetic field of the stator winding, the stator winding is energized by a power source supplied via an inverter or the like. For this reason, the power supply includes harmonics, and eddy currents are generated in the permanent magnet of the rotor.
Therefore, in the conventional permanent magnet motor, the permanent magnet pieces are laminated in the direction of the rotation axis, and the laminated cross section is exposed and fixed to the magnetic back yoke material (see, for example, Patent Document 1).
In addition, a plurality of rotor magnetic poles are arranged in the axial direction so that a predetermined shape can be easily obtained or the size can be increased (for example, see Patent Document 2).
Furthermore, a large magnetic pole is configured by a plurality of permanent magnet pieces in which the magnetic poles are arranged in the circumferential direction (see, for example, Patent Document 2).
従来の永久磁石モータは、上記のとおり、永久磁石片を回転軸方向へ積層して渦電流の発生を阻止するようにしたものであり、永久磁石の発生する磁束を有効に利用することを目的としたものではなかった。
また、回転子磁極を構成する永久磁石片を軸方向又は周方向に配列したものも、所定の形状を得易くしたり、大型化に対応するようにしたものであって、永久磁石の発生する磁束を有効に利用することを目的としたものではなかった。
As described above, the conventional permanent magnet motor is formed by laminating permanent magnet pieces in the direction of the rotation axis to prevent the generation of eddy current, and aims to effectively use the magnetic flux generated by the permanent magnet. It was not.
Also, the permanent magnet pieces constituting the rotor magnetic poles arranged in the axial direction or the circumferential direction can be easily obtained in a predetermined shape or can be increased in size, and permanent magnets are generated. It was not intended to make effective use of magnetic flux.
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、永久磁石の発生する磁束の漏れを減少させて有効磁束を増やすことにより、永久磁石モータの出力を増大させることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to increase the output of a permanent magnet motor by reducing the leakage of magnetic flux generated by a permanent magnet and increasing the effective magnetic flux.
この発明に係る永久磁石モータは、永久磁石を回転子磁極とし、固定子の作る回転磁界に同期して回動するものであって、上記回転子磁極の各磁極を、複数の永久磁石片を回転軸方向へ向けて配列して構成すると共に、軸方向の両端に位置する永久磁石片の発生する磁力線の方向を、それぞれ磁極の中心側へ傾斜するように永久磁石片を磁化したものである。 A permanent magnet motor according to the present invention uses a permanent magnet as a rotor magnetic pole and rotates in synchronization with a rotating magnetic field formed by a stator, and each magnetic pole of the rotor magnetic pole is divided into a plurality of permanent magnet pieces. The permanent magnet pieces are magnetized so that the direction of the lines of magnetic force generated by the permanent magnet pieces located at both ends in the axial direction is inclined toward the center side of the magnetic poles. .
この発明に係る永久磁石モータは、上記のとおり、回転子磁極の各磁極を、複数の永久磁石片を回転軸方向へ向けて配列して構成すると共に、軸方向の両端に位置する永久磁石片の発生する磁力線の方向を、それぞれ磁極の中心側へ傾斜するように永久磁石片を磁化したので、回転子磁極の漏れ磁束を減少させることができる。このため、有効磁束が増加して永久磁石モータの出力を増大させることができる、という効果を奏する。 In the permanent magnet motor according to the present invention, as described above, each magnetic pole of the rotor magnetic pole is configured by arranging a plurality of permanent magnet pieces in the direction of the rotation axis, and the permanent magnet pieces located at both ends in the axial direction. Since the permanent magnet pieces are magnetized such that the direction of the lines of magnetic force generated are inclined toward the center side of the magnetic poles, the leakage magnetic flux of the rotor magnetic poles can be reduced. For this reason, there exists an effect that the effective magnetic flux increases and the output of a permanent magnet motor can be increased.
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一符号を付し、説明の重複を省いた。
実施の形態1.
図1から図3は、この発明の実施の形態1を示す。図1は、回転軸に直交する断面図、図2は、図1のII−II線断面を矢視した断面図である。
永久磁石モータ1の固定子3は、固定子ヨーク2に取り付けられており、固定子鉄心4と、この固定子鉄心4に巻き掛けられた固定巻線5からなっている。回転子11は、回転子ヨーク12と、この回転子ヨーク12に取り付けられた回転子磁極13からなっている。回転子磁極13は永久磁石で構成されており、固定子3の作る回転磁界に同期して回動して回転軸10を駆動する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, and duplication of description was omitted.
Embodiment 1 FIG.
1 to 3 show Embodiment 1 of the present invention. 1 is a cross-sectional view orthogonal to the rotation axis, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
A
回転子磁極13の各磁極は、二等分に分割された永久磁石片14−1及び14−2が同じ極を径方向へ向けて、即ち、回転子磁極13がN極の場合は、N極を固定子3側へ向けて回転軸10の延設方向に配列されて回転子ヨーク12に取り付けられている。
ここで、永久磁石片14−1は、図2に示したとおり、回転子磁極13の中心側へ傾斜角αだけ傾斜した方向へ磁力線15−1を発生するように磁化されている。
同様に、永久磁石片14−2も、回転子磁極13の中心側へ傾斜角αだけ傾斜した方向へ磁力線15−2を発生している。
つまり、各永久磁石片14−1、14−2の発生する磁力線の方向は、互に対向して回転子磁極13の中心側へ傾斜している。
図3は、磁力線15の傾斜角αと有効磁束Φの関係を、特性曲線Φ2によって示す。傾斜角αを、α=0から増大することによって漏れ磁束が減少する。このため、有効磁束Φは徐々に増加し、傾斜角α=α1のときに最大になる。更に傾斜角αを増大させると、磁気抵抗の増大により有効磁束Φは徐々に減少する。
なお、図3には、永久磁石片を三分割した場合の有効磁束Φと傾斜角αの関係も特性曲線Φ3によって同時に図示した。三分割については、実施の形態2で述べる。
Each of the magnetic poles of the rotor
Here, as shown in FIG. 2, the permanent magnet piece 14-1 is magnetized so as to generate a magnetic force line 15-1 in a direction inclined by an inclination angle α toward the center side of the rotor
Similarly, the permanent magnet piece 14-2 also generates a magnetic force line 15-2 in a direction inclined by an inclination angle α toward the center side of the rotor
That is, the directions of the lines of magnetic force generated by the permanent magnet pieces 14-1 and 14-2 are inclined toward the center of the rotor
FIG. 3 shows a relationship between the inclination angle α of the magnetic field lines 15 and the effective magnetic flux Φ by a characteristic curve Φ2. Increasing the tilt angle α from α = 0 reduces the leakage flux. For this reason, the effective magnetic flux Φ gradually increases and becomes maximum when the inclination angle α = α1. When the inclination angle α is further increased, the effective magnetic flux Φ gradually decreases due to the increase in magnetic resistance.
In FIG. 3, the relationship between the effective magnetic flux Φ and the inclination angle α when the permanent magnet piece is divided into three parts is also shown by the characteristic curve Φ3. The three division will be described in the second embodiment.
上記実施の形態1によれば、各永久磁石片14−1、14−2の発生する磁力線15−1、15−2の方向を、回転子磁極13の中心側へ傾斜させたので、各永久磁石片14−1、14−2の両端部における漏れ磁束が減少して有効磁束Φを増加させることができる。この有効磁束Φの増加によって永久磁石モータ1の出力を増大させることができる。
According to the first embodiment, the directions of the magnetic lines 15-1 and 15-2 generated by the permanent magnet pieces 14-1 and 14-2 are inclined toward the center side of the rotor
実施の形態2.
図4及び図5は、この発明の実施の形態2を示す。図4は、図1のII−II線断面相当部位を矢視した断面図である。
この実施の形態2は、回転子20が、回転子ヨーク12と、この回転子ヨーク12に取り付けられた回転子磁極21からなっている。回転子磁極21の各磁極を、三分割された永久磁石片22−1、22−2及び22−3で構成したものである。そして、各永久磁石片22−1、22−2及び22−3は、同じ極を径方向へ向けて、即ち、回転子磁極21がN極の場合は、N極を固定子3側へ向けて回転軸10の延設方向に配列され、回転子ヨーク12に取り付けられている。しかも、両端の永久磁石片22−1、22−3の軸方向の寸法は、いずれもd1であり、内側の永久磁石片22−2の軸方向の寸法はd2であって、寸法d2は寸法d1よりも長くなっている。
ここで、両端の永久磁石片22−1、22−3は、実施の形態1と同様に、回転子磁極13の中心側へ傾斜角αだけ傾斜した方向へ磁力線23−1、23−3を発生するように磁化されている。内側の永久磁石片22−2は、回転子磁極21の外周面から垂直に磁力線23−2を発生するように磁化されている。
4 and 5 show a second embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
In the second embodiment, the
Here, as in the first embodiment, the permanent magnet pieces 22-1 and 22-3 at both ends have magnetic lines of force 23-1 and 23-3 inclined in the direction inclined by the inclination angle α toward the center side of the rotor
図5は、磁力線23の傾斜角αと有効磁束Φの関係を、特性曲線Φ31、Φ32、Φ33によって示す。傾斜角αを、α=0から増大することによって漏れ磁束が減少して有効磁束Φは徐々に増加する。
ここで、内側の永久磁石片22−2の寸法d2を、両端の永久磁石片22−1、22−3の寸法d1よりも長くした場合の有効磁束Φは、特性曲線Φ31で示したように、傾斜角αによって最も顕著に増加する。これは、漏れ磁束は両端部分で発生するものとして、その減少を図るようにしたものである。従って、漏れ磁束に関係しない内側の永久磁石片22−2は、垂直に磁力線23−2を発生するようにして空隙部分の磁気抵抗の増加を避け、有効磁束Φに寄与するようにした。このため、有効磁束Φが最も顕著に増加する。
FIG. 5 shows the relationship between the inclination angle α of the magnetic lines of
Here, the effective magnetic flux Φ when the dimension d2 of the inner permanent magnet piece 22-2 is longer than the dimension d1 of the permanent magnet pieces 22-1 and 22-3 at both ends is as shown by the characteristic curve Φ31. It increases most notably with the inclination angle α. In this case, leakage flux is assumed to be generated at both ends, and is reduced. Therefore, the inner permanent magnet piece 22-2 not related to the leakage magnetic flux generates a magnetic force line 23-2 vertically so as to avoid an increase in the magnetic resistance of the gap portion and contribute to the effective magnetic flux Φ. For this reason, the effective magnetic flux Φ increases most significantly.
永久磁石片22−1、22−2、22−3が三等分された場合の有効磁束Φは、特性曲線Φ32で示したように、漏れ磁束の減少によって有効磁束Φは増大するものの、磁力線23−1、23−3の傾斜による磁気抵抗の増大によって、有効磁束Φの増分は、特性曲線Φ31よりも少ない。
両端の永久磁石片22−1、22−3の寸法d1を、内側の永久磁石片22−2の寸法d2よりも長くした場合の有効磁束Φは、特性曲線Φ33で示したように、両端の永久磁石片22−1、22−3による影響が更に増大して有効磁束Φの増分は、特性曲線Φ32よりも更に少なくなる。
As shown by the characteristic curve Φ32, the effective magnetic flux Φ when the permanent magnet pieces 22-1, 22-2, and 22-3 are divided into three equal parts increases the effective magnetic flux Φ due to the decrease of the leakage magnetic flux, but the magnetic field lines The increase of the effective magnetic flux Φ is smaller than that of the characteristic curve Φ31 due to the increase of the magnetic resistance due to the inclinations of 23-1, 23-3.
The effective magnetic flux Φ when the dimension d1 of the permanent magnet pieces 22-1 and 22-3 at both ends is made longer than the dimension d2 of the inner permanent magnet piece 22-2 is as shown by the characteristic curve Φ33. The effect of the permanent magnet pieces 22-1 and 22-3 is further increased, and the increment of the effective magnetic flux Φ is further smaller than the characteristic curve Φ32.
上記実施の形態2によれば、両端の永久磁石片22−1、22−3の発生する磁力線23−1、23−3の方向を、回転子磁極13の中心側へ傾斜させたので、両端部における漏れ磁束が減少して有効磁束Φを増加させることができる。この有効磁束Φの増加によって永久磁石モータ1の出力を増大させることができる。
特に、漏れ磁束に関係しない内側の永久磁石片22−2は、磁力線23−2を垂直に発生させて空隙部分の磁気抵抗の増加を避けると共に、寸法d2を寸法d1よりも長くして有効磁束Φに寄与させるようにした。このため、両端の永久磁石片22−1、22−3の傾斜と相俟って、有効磁束Φを増大させることができる。
即ち、永久磁石片22−1、22−2、22−3が取り付けられる部位に応じて、磁化の特性を変化させたので、有効磁束Φが増加し、永久磁石モータ1の出力を増大させることができる。
According to the second embodiment, the directions of the magnetic lines of force 23-1, 23-3 generated by the permanent magnet pieces 22-1, 22-3 at both ends are inclined toward the center side of the rotor
In particular, the inner permanent magnet piece 22-2 that is not related to the leakage magnetic flux generates the magnetic force line 23-2 vertically to avoid an increase in the magnetic resistance of the air gap portion, and also makes the dimension d2 longer than the dimension d1 to increase the effective magnetic flux. It was made to contribute to Φ. For this reason, the effective magnetic flux Φ can be increased in combination with the inclination of the permanent magnet pieces 22-1 and 22-3 at both ends.
That is, since the magnetization characteristics are changed according to the part where the permanent magnet pieces 22-1, 22-2, and 22-3 are attached, the effective magnetic flux Φ is increased and the output of the permanent magnet motor 1 is increased. Can do.
実施の形態3.
図6は、この発明の実施の形態3を示す。図6は、図1のII−II線断面相当部位を矢視した断面図である。
この実施の形態3は、回転子24が、回転子ヨーク12と、この回転子ヨーク12に取り付けられた回転子磁極25からなっている。回転子磁極25の各磁極を、四分割された永久磁石片26−1、26−2、26−3及び26−4で構成したものである。そして、各永久磁石片26−1、26−2、26−3及び26−4は、同じ極を径方向へ向けて、即ち、回転子磁極25がN極の場合は、N極を固定子3側へ向けて回転軸10の延設方向に配列され、回転子ヨーク12に取り付けられている。しかも、両端の永久磁石片26−1、26−4の回転軸10方向の寸法は、いずれもd3であり、内側の永久磁石片26−2、26−3の回転軸10方向の寸法は、いずれもd4であって、寸法d4は寸法d3よりも長くなっている。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
In the third embodiment, the
ここで、内側の永久磁石片26−2、26−3の磁力線27−2、27−3は、傾斜角βでそれぞれ回転子磁極25の中心側へ傾斜している。また、両端の永久磁石片26−1、26−4の磁力線27−1、27−4は、内側の磁力線27−2、27−3の傾斜角βよりも大きい傾斜角αで回転子磁極25の中心側へ傾斜している。
Here, the magnetic lines 27-2 and 27-3 of the inner permanent magnet pieces 26-2 and 26-3 are inclined toward the center of the rotor
上記実施の形態3によっても、両端の永久磁石片26−1、26−4の発生する磁力線27−1、27−4の方向を、回転子磁極25の中心側へ傾斜させたので、両端部における漏れ磁束が減少して有効磁束Φを増加させることができる。この有効磁束Φの増加によって永久磁石モータ1の出力を増大させることができる。
また、内側の永久磁石片26−2、26−3の回転軸10方向の寸法d4は、両端の永久磁石片26−1、26−4の回転軸10方向の寸法d3よりも長い。しかも、磁力線27−2、27−3の傾斜角βは、両端の磁力線27−1、27−4の傾斜角αよりも小さくて垂直に近いので、永久磁石片26−2、26−3は、有効磁束Φの増加に寄与する。
更に、四分割にしたので、渦電流損の低減も図ることができる。
Also in the third embodiment, the directions of the magnetic lines 27-1 and 27-4 generated by the permanent magnet pieces 26-1 and 26-4 at both ends are inclined toward the center side of the rotor
The dimension d4 of the inner permanent magnet pieces 26-2 and 26-3 in the direction of the
Furthermore, since it is divided into four parts, eddy current loss can be reduced.
1 永久磁石モータ、 2 固定ヨーク、 3 固定子、 4 固定子鉄心、 5 固定子巻線、 10 回転軸、 11 回転子、 12 回転子ヨーク、 13 回転子磁極、 14 永久磁石片、 15 磁力線、 20 回転子、 21 回転子磁極、 22 永久磁石片、 23 磁力線、 24 回転子、 25 回転子磁極、 26 永久磁石片、 27 磁力線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Permanent magnet motor, 2 Fixed yoke, 3 Stator, 4 Stator iron core, 5 Stator winding, 10 Rotating shaft, 11 Rotor, 12 Rotor yoke, 13 Rotor magnetic pole, 14 Permanent magnet piece, 15 Magnetic field line, 20 Rotor, 21 Rotor magnetic pole, 22 Permanent magnet piece, 23 Magnetic field line, 24 Rotor, 25 Rotor magnetic pole, 26 Permanent magnet piece, 27 Magnetic field line.
Claims (5)
5. The permanent magnet motor according to claim 3, wherein the dimension of the permanent magnet pieces at both ends in the rotation axis direction is shorter than the dimension of the inner permanent magnet pieces in the rotation axis direction.
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