JP2009159738A - 永久磁石同期モータ - Google Patents
永久磁石同期モータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009159738A JP2009159738A JP2007335500A JP2007335500A JP2009159738A JP 2009159738 A JP2009159738 A JP 2009159738A JP 2007335500 A JP2007335500 A JP 2007335500A JP 2007335500 A JP2007335500 A JP 2007335500A JP 2009159738 A JP2009159738 A JP 2009159738A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- permanent magnet
- magnetic pole
- circumferential direction
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/141—Stator cores with salient poles consisting of C-shaped cores
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/145—Stator cores with salient poles having an annular coil, e.g. of the claw-pole type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/145—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having an annular armature coil
Abstract
【課題】
永久磁石同期モータの軸長を増加させることなく、高速域において出力の確保を可能とし、高効率な永久磁石同期モータを実現する。
【解決手段】
各相の磁極を回転軸に対して周方向に複数分割して配置し、分割された少なくとも1つの固定子磁極を回転軸に対して周方向に可動とすることで固定子磁極を形成するとともに、可動固定子を位相制御することにより、永久磁石同期モータの軸長を増加させることなく、高速域の出力を確保し、高効率な永久磁石同期モータを提供する。
【選択図】図5
永久磁石同期モータの軸長を増加させることなく、高速域において出力の確保を可能とし、高効率な永久磁石同期モータを実現する。
【解決手段】
各相の磁極を回転軸に対して周方向に複数分割して配置し、分割された少なくとも1つの固定子磁極を回転軸に対して周方向に可動とすることで固定子磁極を形成するとともに、可動固定子を位相制御することにより、永久磁石同期モータの軸長を増加させることなく、高速域の出力を確保し、高効率な永久磁石同期モータを提供する。
【選択図】図5
Description
本発明は、複数の分割された固定子磁極から構成される固定子と、永久磁石を有する回転子とから構成された永久磁石同期モータに関するものである。
従来の永久磁石同期モータは、回転数の上昇とともに磁石による逆起電力が大きくなるため、電源がバッテリ等の場合、電源電圧の制約により高回転領域で駆動するのが困難であった。高回転領域で永久磁石同期モータを駆動する駆動方式として、電流により磁石磁束を等価的に弱める弱め界磁制御があるが、トルクに寄与しない電流を流すため効率の低下を招いていた。
これらの問題を解決する方式として、特許文献1には、固定子を回転軸に直交する方向に少なくとも2つに分割し、分割した固定子のうち少なくとも1つの固定子を可動固定子とするとともに、この可動固定子を位相制御することで、機械的な弱め界磁を行い、永久磁石同期モータの高回転化を実現する方式が提案されている。
しかしながら、上記従来技術においては、複数に分割された永久磁石同期モータのそれぞれの回転軸方向端部にはコイルエンド部が存在するため、分割前と比べてコイルエンド部が増加する。そのため、永久磁石同期モータの軸長が伸びるという問題があった。さらに、それぞれのコイルエンドの間は、絶縁特性の観点から、空気層などを設ける必要があり、これによりさらにモータ軸長が伸びる。また、コイルエンド部に発生する銅損が増加し、効率が低下するという問題があった。
本発明は、各相の磁極を回転軸に対して周方向に複数分割して配置し、分割された少なくとも1つの固定子磁極を回転軸に対して周方向に可動とすることを特徴とするものである。
本発明により、永久磁石同期モータの軸長を増加させることなく、機械的な弱め界磁を行うことが可能となり、高速域において逆起電力を低下させモータの駆動ができ、弱め界磁電流が不要となることで高速域での効率が向上する。
本発明は、回転軸に対して周方向にN極とS極とからなる磁極が形成される固定子と、固定子の径方向継鉄部の内径側に、固定子と微小な隙間を介して周方向に永久磁石を配置した回転子と、固定子内に設けられた多相のコイルと、を備えた永久磁石同期モータにおいて、磁極を周方向に垂直に複数分割して配置し、分割された磁極が、回転軸に対して周方向に可動であることを特徴とする。この場合、分割された磁極の各相は位相差を有する。
尚、本発明の、永久磁石モータは、固定子の磁極ピッチと前記回転子の磁極ピッチが略等しいことを特徴とする。
また、固定子の各相の磁極を周方向に独立となるように配置することが好ましく、固定子が周方向に垂直に、磁気的に分割されていることが好ましい。
さらに、固定子の磁極が軸方向に沿って2つに分割され、分割された一方の磁極が周方向に可動である場合はより好ましい。
一方、固定子の各相の分割された磁極を、軸方向に独立に配置することによっても本発明の効果を達成することが可能である。
また、本発明の永久磁石モータの固定子は、具体的に説明すると、周方向に垂直に分割された複数相の磁極を有し、磁極は軸方向に延びる複数の爪磁極を有した円弧状の固定子鉄心と、楕円形に捲回されたコイルと、を有し、磁極が周方向に沿って可動であることを特徴とする。
また、本発明の永久磁石モータは、圧電素子及び周方向に垂直に分割された磁極を連結する連結部を具備し、磁極は永久磁石モータの運転状況に応じて、圧電素子を用いて可動状態が制御されることを特徴とする。
さらに具体的に説明すると、本発明の永久磁石モータは、径方向継鉄部と、径方向継鉄部の内径側に配置される複数の爪部と、径方向継鉄部の外径側に延在する外周側継鉄とからなる第一の爪磁極と、径方向継鉄部と、径方向継鉄部の内径側に配置される複数の爪部と、径方向継鉄部の外径側に延在する外周側継鉄とからなる第二の爪磁極と、が向かい合うように配置され、第一の爪部と、第二の爪部とが噛合うようにして形成される固定子と、第一の爪部と、第二の爪部との間に配置されるコイルと、固定子の内径側に周方向に隙間を介して位置する回転子と、を有するモータにおいて、固定子が、周方向に沿って可動であることを特徴とする。
また、固定子が、回転軸に沿って複数積層されていることが好ましい。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施例であるステータ磁極を回転周方向に対して磁気的に3相独立に配置した永久磁石同期モータである。回転子の極数は24極である。まず、構成について説明する。回転子100は中心部分に図には示していないシャフトが配置され、シャフトの外周部に回転子ヨーク2が配置されている。回転子ヨーク2の外周部に永久磁石3が配置されている。永久磁石3は24極に着磁されている。本来モータとしてはケースやベアリング等の支持機構が必要であるが、この図では省略している。次に、固定子200について説明する。固定子磁極は3相の位相差を持つように3個の磁極が、回転子の永久磁石3の外周部に僅かな空隙を介して配置されている。3相の固定子磁極はU相磁極4U,V相磁極4V,W相磁極4Wで構成され、前記回転子の永久磁石3にほぼ重なるように配置されている。各相磁極の中心部には固定子コイルが配置され、U相コイルは5U、V相コイルは5V、W相磁極は5Wで示している。更に各相コイルは固定子磁極の端部でU字状にコイルエンド部を構成している。また、コイルエンド部の軸方向よりコイルが引き出され、インバータを介してバッテリに接続されている。この様な固定子構成において、各固定子磁極は連結材(図示せず)により、電気角で120度の位相差を持って、ロータ外周部に配置されている。この連結材は各相の固定子磁極を機械的に固定できるものであればどのような構造であっても良く、好ましくは非磁性体の金属で構成されるのが望ましい。更に、連結された後、樹脂により円筒型にモールドしても良い。
図2を用いて図1で説明した固定子磁極4Uの詳細を説明する。他の相である4V及び4Wは同一構造であるため説明は省略する。先に説明したようにU相磁極4Uは、5つの部品から構成されている。固定子磁極4Uは、4Uaと4Ubの2列の磁極列からなっている。例えば、4Uaの磁極列は内周側に向かって配置される磁極歯4Ua1と外向きに向かって配置される4Ua2から構成され、その4Ua1と4Ua2の中心部にU相コイル5Uの片側のコイルが挟み込まれるように構成されている。更に、もう一列の磁極列4Ubを構成する4Ub1と4Ub2の中心部にU相コイル5Uのもう一方のコイルが挟まれている。図示していないが、U相コイル5Uの口出し線は、磁極に挟まれていないU型のコイルエンド部から取り出されている。
図3(a)は、先に説明したU相磁極の4Ub列にU相コイル5Uが挟まれた構造を示したものである。紙面手前のコイル部分に、4Ua列の磁極が配置される。図3(b)はU相コイル5Uが巻装されるコイル中心部の磁極を示したものである。U相コイル5Uは図示した、外向き磁極歯4Ua2と4Ub2に直巻きするか、馬蹄形に成形したものを配置しても良い。また、4Ua2と4Ub2を一体的に作成することも可能である。
図4はU相磁極4Uの完成図を示したものである。先に説明したように、U相コイル5Uは2列で構成される磁極列の中心部に配置されている。図からも分かるように磁極列4Uaを構成する各磁極歯は同一形状で構成されている。また、もう一方の磁極列4Ubも同様にほぼ同じ形状のもので構成されている。図に示されているように、外向きに構成される磁極歯4Ua2,4Ub2と、内向きに構成される磁極歯4Ua1,4Ub1の位相差は電気角で180度になるように構成されている。図4における磁極列4Uaと磁極列4Ubの位置関係は、磁極列4Ua内のコイルに鎖交する磁束と磁極列4Ub内のコイルに鎖交する磁束の位相を同一とするように構成されている。よって、回転子が回転することで、磁極列4Uaと4Ub内のコイルに発生する逆起電力の位相も同一となる。そのため、図4に示す磁極列4Uaと磁極列4Ubは、コイル5Uに最大の逆起電力を発生させる位置関係になっている。
また、本例では、磁極列4Uaは回転軸に対して周方向に可動であるように構成され、磁極列4Ubはケース(図示せず)に固定されている。他の相も同様に、磁極列4Va及び4Waは回転軸に対して周方向に可動であるように構成され、磁極列4Vb及び4Wbはケースに固定されている。図5に磁極列4Ua,4Va,4Waを周方向に電気角で120度だけ移動させた場合の外観図を示す。磁極列4Ua,4Va,4Waは、それぞれ同一方向に移動させている。以下、磁極列4Ua,4Va,4Waを可動固定子と呼ぶ。
図6は、可動固定子4Uaを周方向に電気角で120度だけ移動させた場合のU相磁極4Uの外観である。外向きに構成される磁極歯4Ua2,4Ub2の位相が電気角で120度ずれるように、可動固定子4Uaを移動させている。これにより、可動固定子4Ua内のコイルに鎖交する磁束と磁極列4Ub内のコイルに発生する逆起電力の位相差は120度となる。よって、コイル5Uに発生する逆起電力の大きさは、最大時の1/2となる。V相磁極4VとW相磁極4Wも同様の操作を行うことで、コイル5V,5Wに発生する逆起電力の大きさも、最大時の1/2となる。すなわち、高回転領域において弱め界磁電流を必要とせずに逆起電力を抑制することが可能である。また、可動固定子4Uaの移動量を調整することで、逆起電力の抑制の度合いは任意に設定することができる。これにより、限られたインバータやバッテリ電圧でも、本実施例による永久磁石同期モータを高回転領域で駆動することが可能となる。さらに、弱め界磁電流を必要としないため、弱め界磁電流に起因する損失が発生せず損失が低減される。また、本構成には回転軸方向にコイルエンドが存在しないため、軸長を短く保つことが可能である。
次に本発明による永久磁石モータの別の実施形態を示す。以下に特に示す事項以外については、上述の実施例と同様である。
図7は、本発明による永久磁石モータの1つの実施形態を示した図である。回転子の極数が16極であり、その他の回転子の構成は、図1に示したものと同一である。固定子磁極は3相の位相差を持つように6個の磁極が、回転子の永久磁石3の外周部に僅かな空隙を介して配置されている。3相の固定子磁極はU相磁極4U1,4U2,V相磁極4V1,4V2,W相磁極4W1,4W2で構成され、前記回転子の永久磁石3にほぼ重なるように配置されている。各相磁極の中心部には固定子コイルが配置され、U相磁極4U1にU相コイル5U1,U相磁極4U2にU相コイル5U2,V相磁極4V1にV相コイル5V1,V相磁極4V2にV相コイル5V2,W相磁極4W1にW相コイル5W1,W相磁極4W2にW相コイル5W2が収められている。各相コイルは固定子磁極の端部でU字状にコイルエンド部を構成し、コイルエンド部から引き出しに接続される。更にU相コイル5U1とU相コイル5U2,V相コイル5V1とV相コイル5V2,W相コイル5W1とW相コイル5W2をそれぞれ直列に接続することで、3相巻線を構成している。また、U相磁極4U1,V相磁極4V1,W相磁極4W1はケース(図示せず)に固定されており、U相磁極4U2,V相磁極4V2,W相磁極4W2は回転軸に対して周方向に可動となるように構成されている。
図8に図7で説明した固定子磁極4U1の分解図を示す。他の固定子磁極である4U2,4V1,4V2,4W1,4W2は同一構造であるため説明は省略する。先に説明したようにU相磁極4Uは、5つの部品から構成されている。固定子磁極4U1は、4U1aと4U1bの2列の磁極列からなっている。例えば、4U1aの磁極列は内周側に向かって配置される磁極歯4Ua1と外向きに向かって配置される4Ua2から構成され、その4U1a1と4U1a2の中心部にU相コイル5Uの片側のコイルが挟み込まれるように構成されている。更に、もう一列の磁極列4U1bを構成する4U1b1と4U1b2の中心部にU相コイル5Uのもう一方のコイルが挟まれている。
図9に固定子磁極4U1の外観図を示す。先に説明したように、U相コイル5U1は2列で構成される磁極列の中心部に配置されている。図に示されているように、外向きに構成される磁極歯4U1a2,4U1b2と、内向きに構成される磁極歯4U1a1,4U1b1の位相差は電気角で180度になるように構成されている。
図10に図7を回転軸方向から見た図を示す。3相の固定子磁極であるU相磁極4U1,4U2,V相磁極4V1,4V2,W相磁極4W1,4W2は、それぞれ周方向に機械角で60度(20極であるため電気角で120度)ずれた位置に等間隔に配置されている。これにより、U相磁極4U1と4U2は機械角で180度ずれた位置に配置されるため、U相コイル5U1と5U2に発生する逆起電力の位相は同一となる。同様にV相コイル5V1と5V2,W相コイル5W1と5W2に発生する逆起電力の位相は、それぞれ同一である。これにより、U相コイル5U1と5U2を直列に繋いだU相コイルに表れる逆起電力の大きさは、本構成において最大である。
以下に本構成において、永久磁石同期モータを高回転領域で駆動する方法について詳述する。図11に、回転軸に対して周方向に可動となるように構成されたU相磁極4U2,V相磁極4V2,W相磁極4W2を、それぞれ周方向に機械角で15度動かした場合の構成を示す。これにより、U相磁極4U1と4U2は機械角で165度ずれた位置に配置されるため、それぞれで発生する逆起電力の位相差は120度である。これにより、U相コイル5U1と5U2を直列に繋いだU相コイルに表れる逆起電力の大きさは、最大時の1/2となる。同様にV相コイル,W相コイルに表れる逆起電力の大きさは、最大時の1/2となる。以上より、先述の実施例と同様に、高回転領域において弱め界磁電流を必要とせずに逆起電力を抑制することが可能である。本構成においても、回転軸方向にコイルエンドが存在しないため、軸長を短く保つことが可能であり、コイルエンドにおける銅損が削減されるため効率が向上される。つまり、高速で連続的に動作が必要な用途において、本発明の効果が特に期待される。
図12は、本発明による永久磁石モータの固定子の1つの実施形態を示した図である。回転子(図示せず)の極数は24極であり、その他の回転子の構成は、図1に示したものと同一である。固定子は、爪磁極を有する1相分の固定子を軸方向に複数個配置することで複数相に構成している。本実施例では1相固定子4U,4V,4Wを機械角で10度(電気角で120度)ずつ周方向に位相をずらして軸方向に配置することで、3相固定子を構成している。1相固定子4U,4V,4Wは、円環状に構成された導電体を複数回巻きまわしたコイル5U,5V,5Wがそれぞれ収められており、これにより回転電機の固定子を構成している。
図13及び図14を用いて1相分の固定子4Uについて詳述する。1相分の固定子4V,4Wも同じ構成である。1相分の固定子4Uは、複数の爪磁極を有しており、周方向に複数に分割されて配置されている。図13で示される構成では、1相分の固定子4Uは22個の爪磁極を有しており、周方向に分割された2つの固定子4U1,4U2により構成されている。固定子4U1は軸方向に2つに分割されており、複数の爪磁極4U1aとその反対極となる複数の爪磁極4U1bにより構成されている。同様に固定子4U2も軸方向に2つに分割されており、複数の爪磁極4U2aとその反対極となる複数の爪磁極4U2bにより構成されている。爪磁極4U1aと爪磁極4U1bは周方向に機械角で15度(電気角で180度)の位相差をつけて配置されており、爪磁極4U2aと爪磁極4U2bの関係も同様である。コイル5Uは、軸方向より爪磁極4U1a及び爪磁極4U1b,爪磁極4U2a及び爪磁極4U2bより軸方向から挟みこむようにして、固定子4Uに収められている。周方向に分割された2つの固定子4U1,4U2は、機械角で30度の位相差をつけて配置されており、すなわち電気角での位相は等しい。これにより、固定子4U1においてコイル5Uに鎖交する磁束と、固定子4U2においてコイル5Uに鎖交する磁束の位相は等しくなり、固定子4U1と4U2はコイル5Uに最大の逆起電力を発生させる位置に配置されている。
また、固定子4Uにおいて、分割固定子4U1はケース(図示せず)に固定されており、分割固定子4U2は周方向に可動となるように構成されている。固定子4V,4Wについても、分割固定子4V1及び4W1はケースに固定され、分割固定子4V2及び分割固定子4W2は周方向に可動となるように構成されている。図15,図16に可動固定子4U2,4V2,4W2を機械角で10度(電気角で120度)だけ周方向に移動させた場合の構成例を示す。このような場合、固定子4U1においてコイル5Uに鎖交する磁束と、固定子4U2においてコイル5Uに鎖交する磁束の位相は120度ずれている。このため、コイル5Uに発生する逆起電力の大きさは、最大時の1/2となる。以上より、先述の実施例と同様に、高回転領域において弱め界磁電流を必要とせずに逆起電力を抑制することが可能である。本構成においても、回転軸方向にコイルエンドが存在しないため、軸長を短く保つことが可能であり、コイルエンドにおける銅損が削減されるため効率が向上される。
今まで説明してきた各磁極は、圧粉磁心のプレス加工で実現することが可能である。また、鉄板を曲げて作成することや磁性体の焼結材で作成することも可能である。更には、リング状に磁極歯を作成し、必要な個数でカットして組み合わせることで実現することも可能である。
次に本発明による永久磁石モータの可動固定子の移動方式について示す。図17に図1に示した固定子を連結材により固定した図を示す。各固定子磁極4U,4V,4Wは連結材20a及び20bにより周方向に電気角で120度の位相差を持って固定されている。特に、連結材20aは磁極列4Ua,4Va,4Waを固定し、連結材20bは磁極列4Ub,4Vb,4Wbを固定している。ここで、連結材20aはハウジング(図示せず)及び連結材20bと非接触の状態にあり、連結材20bはハウジングに固定されている。また、本例では、磁極列4Ua,4Va,4Waを周方向に回転させ、機械的な弱め界磁を行うために、連結材20aと連結材20bの間にドーナツ状の圧電素子30を配置し、連結材20aを圧電素子により回転させることで、上記と同様に機械的な弱め界磁を可能とする。また、圧電素子の非駆動時には、圧電素子の静止トルクにより連結材20aは連結材20bと固定されることになる。
ところで、永久磁石同期モータの可動固定子は、永久磁石同期モータの駆動時に回転させても、非駆動時に回転させてもどちらでもよい。駆動時に回転させる場合、回転子の回転方向と逆方向に可動固定子を回転させることで、回転に必要なトルクを最小限のものとすることができる。
次に本発明による永久磁石モータの可動固定子の位相制御方法について詳述する。本発明において、可動固定子の位相は、逆起電力が最大になる位置から最小になる位置の間を、モータの運転状態に応じて制御されている。具体的には、停止状態から始動する場合や、低回転運転状態では大きいトルクを必要とするため、逆起電力が最大になるように可動固定子の位相を制御する。また、高回転運転状態においては、バッテリから電圧を供給できるように可動固定子の位相を制御して、逆起電力を低減させる。これにより、モータの出力を高速域まで広げることができる。この場合、連結材20aと連結材20bの位相差をセンサ(図示せず)によりフィードバックして、連結材20aの回転周方向位置を制御する。また、連結材20aと連結材20bの位相差を0度と120度と、決められた値を用いる場合には、機械的なストッパを設けることで、オープンループの制御も可能である。
次に本発明の効果について詳述する。図18に本発明による永久磁石同期モータにおけるトルクと回転数の関係を示している。可動固定子と固定子で発生する誘起電圧の大きさが等しいものとし、可動固定子と固定子の位相差が0度,83度,120度の場合を示している。可動固定子と固定子の位相差が0度の場合、図19(a)でベクトルとして示すように、それぞれで発生する逆起電力の位相差が0となるため、最大の逆起電力が発生する。可動固定子と固定子の位相差を83度とすると、図19(b)で示すように最大逆起電力の75%の逆起電力が発生する。さらに可動固定子と固定子の位相差を120度とすると、最大逆起電力の50%の逆起電力が発生する。電源がバッテリ等で電源電圧に制約がある場合、本発明により逆起電力を低下させることで、図18に示すように高速域まで出力範囲を拡大できることがわかる。また、回転数に応じて可動固定子と固定子の位相差を制御することで、低速域での大トルクと高速域での出力の確保を両立することが可能である。また、電流による弱め界磁と異なり、弱め界磁電流を必要としないため、弱め界磁電流に起因する損失が発生しない。そのため、永久磁石同期モータの効率が向上する。
同様の永久磁石同期モータにおける弱め界磁電流を必要としない高速域の出力確保の手法として、特許文献1記載の構成がある。この構成では、固定子を回転軸に直交する方向に少なくとも2つに分割し、分割した固定子のうち少なくとも1つの固定子を可動固定子とするとともに、この可動固定子を位相制御することで、機械的な弱め界磁を行っている。しかしながら、この構成では複数に分割されたモータの回転軸方向端部に存在するコイルエンド部が増加するため、モータの軸長が長くなり、コイルエンド部における銅損が増加するという問題がある。これに対し、本発明の永久磁石同期モータは回転軸方向にコイルエンドを有しないため、モータの軸長を短くすることが可能であり、コイルエンドの部分を少なく構成できるため銅損が増加するという問題がない。すなわち、本発明によれば永久磁石同期モータの軸長を増加させることなく、高速域において出力の確保を可能とし、高効率な永久磁石同期モータを提供することが可能となる。
2 回転子ヨーク
3 永久磁石
4 固定子磁極
5 コイル
20 固定子連結材
100 回転子
200 固定子
3 永久磁石
4 固定子磁極
5 コイル
20 固定子連結材
100 回転子
200 固定子
Claims (13)
- 回転軸に対して周方向にN極とS極とからなる磁極が形成される固定子と、
前記固定子の径方向継鉄部の内径側に、前記固定子と微小な隙間を介して周方向に永久磁石を配置した回転子と、
前記固定子内に設けられた多相のコイルと、を備えた永久磁石同期モータにおいて、
前記磁極を周方向に垂直に複数分割して配置し、
分割された磁極が、回転軸に対して周方向に可動であることを特徴とする永久磁石同期モータ。 - 前記固定子の各相の前記分割された磁極を周方向に独立となるように配置することを特徴とする請求項1に記載の永久磁石同期モータ。
- 前記固定子が、周方向に垂直に、磁気的に分割されていることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石同期モータ。
- 前記磁極が、軸方向に垂直に分割され、分割された一方の磁極が周方向に可動であることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石同期モータ。
- 周方向に垂直に前記分割された磁極が周方向に可動であり、前記分割された磁極の各相が位相差を有することを特徴とする請求項2に記載の永久磁石同期モータ。
- 前記固定子の各相の前記分割された磁極を軸方向に独立に配置することを特徴とする請求項1に記載の永久磁石同期モータ。
- 前記固定子の磁極ピッチと前記回転子の磁極ピッチが略等しいことを特徴とする請求項1に記載の永久磁石同期モータ。
- 固定子は、周方向に垂直に分割された複数相の磁極を有し、
前記分割された磁極は軸方向に延びる複数の爪磁極を有した円弧状の固定子鉄心と、楕円形に捲回されたコイルと、を有し、
前記磁極が、周方向に沿って可動であることを特徴とする永久磁石モータ。 - 前記分割された磁極が、回転軸に垂直に分割され、前記分割された一方の磁極が周方向に可動であることを特徴とする請求項8に記載の永久磁石同期モータ。
- 前記永久磁石モータは、圧電素子及び周方向に垂直に分割された磁極を連結する連結部を具備し、
前記磁極は、前記永久磁石モータの運転状況に応じて、前記圧電素子を用いて可動状態が制御されることを特徴とする請求項8に記載の永久磁石モータ。 - 径方向継鉄部と、該径方向継鉄部の内径側に配置される複数の爪部と、前記径方向継鉄部の外径側に延在する外周側継鉄とからなる第一の爪磁極と、
径方向継鉄部と、該径方向継鉄部の内径側に配置される複数の爪部と、前記径方向継鉄部の外径側に延在する外周側継鉄とからなる第二の爪磁極と、が向かい合うように配置され、前記第一の爪部と、前記第二の爪部とが噛合うようにして形成される固定子と、
前記第一の爪部と、前記第二の爪部との間に配置されるコイルと、
前記固定子の内径側に周方向に隙間を介して位置する回転子と、を有するモータにおいて、
前記固定子が、周方向に沿って可動であることを特徴とする永久磁石モータ。 - 前記固定子が、周方向に垂直に、磁気的に分割されていることを特徴とする請求項11に記載の永久磁石モータ。
- 前記固定子が、回転軸に沿って複数積層されていることを特徴とする請求項11に記載の永久磁石モータ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007335500A JP2009159738A (ja) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | 永久磁石同期モータ |
PCT/JP2008/003951 WO2009084197A1 (ja) | 2007-12-27 | 2008-12-25 | 永久磁石同期モータ |
US12/741,038 US20100253178A1 (en) | 2007-12-27 | 2008-12-25 | Permanent-magnet synchronous motor |
US12/772,244 US20110163641A1 (en) | 2007-12-27 | 2010-05-03 | Permanent-magnet synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007335500A JP2009159738A (ja) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | 永久磁石同期モータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009159738A true JP2009159738A (ja) | 2009-07-16 |
Family
ID=40823933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007335500A Pending JP2009159738A (ja) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | 永久磁石同期モータ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20100253178A1 (ja) |
JP (1) | JP2009159738A (ja) |
WO (1) | WO2009084197A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014165973A (ja) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Asmo Co Ltd | ステータ、及びモータ |
JP2018026980A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 株式会社ユーテック | モータ |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009159738A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Hitachi Ltd | 永久磁石同期モータ |
EP2317633A3 (en) * | 2009-10-28 | 2012-08-08 | University of Bahrain | Transverse Flux Machine |
JP5496154B2 (ja) * | 2011-06-29 | 2014-05-21 | シナノケンシ株式会社 | アウターロータ型モータの固定子構造 |
DE102012001115B4 (de) * | 2012-01-23 | 2023-06-07 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | Elektromaschine |
GB2511353B (en) * | 2013-03-01 | 2015-11-04 | Jaguar Land Rover Ltd | Electric machine having segmented stator with shield elements |
US10224767B2 (en) | 2012-11-20 | 2019-03-05 | Jaguar Land Rover Limited | Electric machine and method of operation thereof |
GB2508022B (en) * | 2012-11-20 | 2015-07-15 | Jaguar Land Rover Ltd | Electric machine and method of operation thereof |
US20150022126A1 (en) * | 2013-07-18 | 2015-01-22 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for monitoring a permanent magnet electric machine |
US10530229B2 (en) * | 2015-05-15 | 2020-01-07 | Enedym Inc. | Switched reluctance machine with odd pole-phase index |
EP4106155A1 (en) | 2021-06-18 | 2022-12-21 | Marjan Zupancic | A magnetic motor |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5334899A (en) * | 1991-09-30 | 1994-08-02 | Dymytro Skybyk | Polyphase brushless DC and AC synchronous machines |
US5334898A (en) * | 1991-09-30 | 1994-08-02 | Dymytro Skybyk | Polyphase brushless DC and AC synchronous machines |
US5216339A (en) * | 1991-09-30 | 1993-06-01 | Dmytro Skybyk | Lateral electric motor |
EP0559196B1 (en) * | 1992-03-06 | 1997-08-20 | Central Glass Company, Limited | Automotive window glass antenna |
US6153953A (en) * | 1997-08-05 | 2000-11-28 | Japan Servo Co., Ltd. | Multi-phase PM-type stepping motor |
CA2388930C (en) * | 1999-10-26 | 2004-12-07 | Fisher & Paykel Appliances Limited | Polyphase transverse flux motor |
DE10036288A1 (de) * | 2000-07-26 | 2002-02-07 | Bosch Gmbh Robert | Unipolar-Transversalflußmaschine |
JP2003204665A (ja) * | 2002-01-07 | 2003-07-18 | Hitachi Unisia Automotive Ltd | ステップモータ |
US7034427B2 (en) * | 2003-08-18 | 2006-04-25 | Light Engineering, Inc. | Selective alignment of stators in axial airgap electric devices comprising low-loss materials |
US20070024147A1 (en) * | 2003-08-18 | 2007-02-01 | Hirzel Andrew D | Selective alignment of stators in axial airgap electric devices comprising low-loss materials |
JP4415176B2 (ja) * | 2003-10-12 | 2010-02-17 | 義光 大川 | リング状の固定子コイルを有する誘導電動機 |
JP4329511B2 (ja) * | 2003-11-28 | 2009-09-09 | 日産自動車株式会社 | 同期モータおよびそれを用いた車両ユニット |
KR100785276B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-12-13 | 한국전기연구원 | 외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기 |
JP2009159738A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Hitachi Ltd | 永久磁石同期モータ |
-
2007
- 2007-12-27 JP JP2007335500A patent/JP2009159738A/ja active Pending
-
2008
- 2008-12-25 US US12/741,038 patent/US20100253178A1/en not_active Abandoned
- 2008-12-25 WO PCT/JP2008/003951 patent/WO2009084197A1/ja active Application Filing
-
2010
- 2010-05-03 US US12/772,244 patent/US20110163641A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014165973A (ja) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Asmo Co Ltd | ステータ、及びモータ |
JP2018026980A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 株式会社ユーテック | モータ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20100253178A1 (en) | 2010-10-07 |
WO2009084197A1 (ja) | 2009-07-09 |
US20110163641A1 (en) | 2011-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2009084197A1 (ja) | 永久磁石同期モータ | |
US10862355B2 (en) | Armature with a core having teeth of different circumferential widths and electric motor including the armature and a rotor | |
US20060022544A1 (en) | Stator and brushless motor | |
US9236784B2 (en) | Flux-switching electric machine | |
JP5605164B2 (ja) | 永久磁石型同期電動機及び永久磁石型同期電動機の運転方法 | |
JP2010531130A (ja) | 12個のステータ歯と10個のロータ極とを有する同期モータ | |
JP5248751B2 (ja) | スロットレス永久磁石型回転電機 | |
JP2007325373A (ja) | 多相クローポール型モータ | |
US10236732B2 (en) | Inductor type rotary motor | |
US20220255386A1 (en) | Coil, stator, and motor | |
JP6327803B2 (ja) | 大出力高効率単相多極発電機 | |
JP2017135863A (ja) | ハイブリッド界磁式ダブルギャップ同期機 | |
JP2011223676A (ja) | 永久磁石式電動機 | |
JP2018082600A (ja) | ダブルロータ型の回転電機 | |
JP2012182942A (ja) | 回転電機 | |
JP2011087382A (ja) | モータ | |
JP2018148675A (ja) | 回転電機のステータ | |
JP6451990B2 (ja) | 回転電機 | |
US20170018981A1 (en) | Ac excitation synchronous rotating electric machine | |
JP2005020885A (ja) | ロータリ・リニア直流モータ | |
US20190312476A1 (en) | Motor | |
JP2011125127A (ja) | モータ | |
WO2002082622A1 (fr) | Moteur synchrone du type a aimant permanent | |
CN113615041A (zh) | 旋转电机 | |
JP5619084B2 (ja) | 同期電動機 |