JP2007006657A

JP2007006657A - 埋込磁石同期モータ

Info

Publication number: JP2007006657A
Application number: JP2005185891A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Matsuno; 浩晃松野
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2007-01-11

Abstract

【課題】磁石量を増加させずに、ｄ軸インダクタンスＬ_d、ｑ軸インダクタンスＬ_qの差を大きくすることのできる埋込磁石同期モータを提供することを目的とする
【解決手段】ロータ１１に永久磁石１３，１４を埋め込んだ埋込磁石同期モータにおいて、前記永久磁石１３，１４の中央を厚く、両端を薄くすることにより、前記永久磁石１３，１４の中央ほど磁束を通りにくくしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、埋込磁石同期（Interior Permanent Magnetic:ＩＰＭ）モータのロータ構造に関する。

ロータに永久磁石を埋め込んだ埋込磁石同期（ＩＰＭ）モータでは、通常、ＩＰＭモータのロータは、図２（ａ）に示すように、ロータ１内において、シャフト２の半径方向に対して永久磁石３を直角となるように、つまり、横一文字となるように配置するか、または、図２（ｂ）に示すように、ロータ１内において、シャフト２に中央部ほど近づくよう永久磁石４を折り曲げて、つまり、Ｖ字のように配置している（特許文献１〜１０参照）。

更に、図２（ｃ）に示すように、鎖交磁束を増やすために、ロータ１内において、シャフト２の半径方向に対して直角となるように、複数の永久磁石５ａ，５ｂを並べる場合もある。永久磁石５ｂは、永久磁石５ａに比較して幅が狭い。
特開２０００−３１６２４２特開２００２−３２０３６３特開２０００−２８７３９３特開２００２−１０５４７特開２０００−３１６２４２特開平６−６６２７７号特開平７−５９２８０号特開平１１−１０３５４７号特開平１１−１９６５４４号特開平１１−２０６０５１号「埋込磁石同期モータの設計と制御」、著者：武田洋次他３名、株式会社オーム社発行、平成１３年１０月２５日発行

ＩＰＭモータでは、電機子巻線が作るｄ軸方向の磁束の磁路にはエアギャップと同じ磁気抵抗の大きな永久磁石が存在しているため、磁束は通りにくいが、ｑ軸方向の磁束は鉄心を通ることができるため、磁気抵抗は小さくなる。
この結果、ｄ軸インダクタンスＬ_dに比較し、ｑ軸インダクタンスＬ_qが大きく（Ｌ_d＜Ｌ_q）なる突極性となる（非特許文献１参照）。
リラクタンストルクは、ｑ軸インダクタンスＬ_qとｄ軸インダクタンスＬ_dの差に比例するため、その差を大きくなるようにした方がリラクタンストルクを活用して出力を大きくできる。

しかし、図２（ａ）（ｂ）に示すＩＰＭモータでは、永久磁石３，４の厚みが一定であるので、Ｌ_d，Ｌ_qの差は大きくなりにくい。
また、図２（ｃ）に示すＩＰＭモータでは、複数の永久磁石５ａ，５ｂを配置するので、磁束が通りにくくなり、Ｌ_d，Ｌ_qの差は大きくなるが、磁石量が増加しコストアップになるか、若しくは磁石量が同じでも磁石個数が増加し作業性が悪化する。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、磁石量を増加させずに、ｄ軸インダクタンスＬ_d、ｑ軸インダクタンスＬ_qの差を大きくすることのできるＩＰＭモータを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る埋込磁石同期モータは、ロータに永久磁石を埋め込んだ埋込磁石同期モータにおいて、前記永久磁石の中央を厚く、両端を薄くすることにより、前記永久磁石の中央ほど磁束を通りにくくしたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る埋込磁石同期モータは、請求項１において、前記永久磁石の断面が中央から両端に向かうに従って曲線的に狭くなる円弧形であることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る埋込磁石同期モータは、請求項１において、前記永久磁石の断面が中央から両端に向かうに従って直線的に狭くなる台形であることを特徴とする。

本発明によれば、磁石量を増加させずに、ｄ軸インダクタンスＬ_d、ｑ軸インダクタンスＬ_qの差を大きくするため、永久磁石の厚みを中央ほどを厚く、両端ほど薄くする。つまり、永久磁石のｄ軸方向の厚みが最も大きくなるように、例えば、永久磁石の断面面を円弧形又は台形にする。

このように、永久磁石のｄ軸方向の厚みが最も大きくなるようにすると、ｄ軸方向の磁束は通りにくく、ｑ軸方向の磁束は通りやすい。そのため、Ｌ_dとＬ_qの差が大きくなり、リラクタンストルクを有効に活用できる。

以下の実施例として示す形態が、本発明を実施するための最良の形態である。

本発明の第１の実施例に係る埋込磁石同期モータを図１（ａ）に示す。図１（ａ）は、１極についてのロータ断面を示すものである。
本実施例では、磁石量を増加させずに、ｄ軸インダクタンスＬ_d、ｑ軸インダクタンスＬ_qの差を大きくするため、永久磁石の厚み中央ほどを厚く、両端を薄くなるように、つまり、永久磁石のｄ軸方向の厚みを厚くするものである。

即ち、図１（ａ）に示すように、ロータ１１内において、シャフト１２の半径方向に対して永久磁石１３を直角となるように配置し、永久磁石１３の断面を中央から両端に向かって曲線的に狭くなる円弧形にしたものである。
このように、永久磁石１３は中央と両端では厚みが異なり、中央ほど厚みが厚く両端ほど薄くなるため、ｄ軸方向の磁束は通りにくくなる一方、ｑ軸方向の磁束は通りやすい。
そのため、Ｌ_dとＬ_qの差が大きくなり、リラクタンストルクを有効に活用できる。

本発明の第２の実施例に係る埋込磁石同期モータを図１（ｂ）に示す。図１（ｂ）は、１極についてのロータ断面を示すものである。
本実施例では、磁石量を増加させずに、ｄ軸インダクタンスＬ_d、ｑ軸インダクタンスＬ_qの差を大きくするため、永久磁石の厚み中央ほどを厚く、両端を薄くなるように、つまり、永久磁石のｄ軸方向の厚みを厚くするものである。

即ち、図１（ｂ）に示すように、ロータ１１内において、シャフト１２の半径方向に対して永久磁石１４を直角となるように配置し、永久磁石１４の断面を中央から両端に向かって直線的に狭くした台形にしたものである。
このように、永久磁石１４は中央と両端では厚みが異なり、中央ほど厚みが厚く両端ほど薄くなるため、ｄ軸方向の磁束は通りにくくなる一方、ｑ軸方向の磁束は通りやすい。
そのため、Ｌ_dとＬ_qの差が大きくなり、リラクタンストルクを有効に活用できる。

なお、ｄ軸とは、ロータに埋め込まれた永久磁石により形成される磁束がロータを径方向に貫く方向であり、ｑ軸とは、固定子の固定子コイルにより形成される磁束がロータを径方向に貫く方向のことを言う。

本発明は、ロータに永久磁石を埋め込んだ埋込磁石同期モータに利用可能なものである。

図１（ａ）（ｂ）は、本発明の実施例に係る１極についてのロータ断面図である。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来技術に係るＩＰＭモータのロータ断面図である。

符号の説明

１，１１ロータ
２，１２シャフト
３，４，５ａ，５ｂ，１３，１４永久磁石

Claims

ロータに永久磁石を埋め込んだ埋込磁石同期モータにおいて、前記永久磁石の中央を厚く、両端を薄くすることにより、前記永久磁石の中央ほど磁束を通りにくくしたことを特徴とする埋込磁石同期モータ。
請求項１において、前記永久磁石の断面が中央から両端に向かうに従って曲線的に狭くなる円弧形であることを特徴とする埋込磁石同期モータ。
請求項１において、前記永久磁石の断面が中央から両端に向かうに従って直線的に狭くなる台形であることを特徴とする埋込磁石同期モータ。