JP2009171799A - 永久磁石式同期モータ - Google Patents
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Abstract
トルク脈動が時間平均トルクの数パーセント以下と小さく、かつ、比較的安価に製作可能な永久磁石式同期モータを提供することを目的とする。
【解決手段】
毎極・毎相当たりの固定子突極の数を0.75とし、かつ、永久磁石を軸方向に二分割し、電気角で30度スキューして配置するとともに、二分割した永久磁石の内で出力側あるいは反出力側に位置する、全体の半分の永久磁石が作り出すトルク波形に含まれる偶数次高調波トルクの振幅が、永久磁石の周方向の開き角と極ピッチの比に関してほぼ極小値である構成とすることにより達成される。
【選択図】図1
Description
θ=ωt (1)
である。モータの理論においては、(1)式により、時間tを電気角θに置き換えて考えることができる。さらに、対象モータの極数をPとおくと、モータの機械角θmは、
θm=2θ/P (2)
により換算することができ、便利である。
T(θ)=T(θ±nπ/3) (3)
の関係が成り立つ。ここで、nは0,1,2,3,・・・である。(3)式は、T(θ)が電気角π/3ラジアン(60度)の周期関数であることを示すものである。したがって、T(θ)は、電気角π/3ラジアンを基本周期とするフーリエ級数に展開することができる。
Tk(θ)=−Tk(θ±nπ/6) (4)
偶数次の次数kの高調波トルクに関して
Tk(θ)=+Tk(θ±nπ/6) (5)
の関係が成り立つ。ここで、nは、(3)式と同様に0,1,2,3,・・・である。
T′(θ)=H(θ)+H(θ−α)=H(θ)+H(θ−π/6) (6)
と表すことができる。ここで、α(=π/6ラジアン)は、図2に示す、軸方向に二分割した永久磁石11のスキュー角(ただし、電気角)である。(2)式より、機械角ではπ/(3P)ラジアンである。本発明の実施例では極数が24なので、スキュー角αは機械角で2.5度となる。
T′k(θ)=Hk(θ)+Hk(θ−π/6) (7)
の関係が成り立つ。(4)式の性質より、奇数次の次数kの高調波トルクに関して
T′k(θ)=0 (8)
となり、本発明による二分割スキューでは、奇数次の高調波トルクはほぼゼロになる。また、(5)式の性質より、偶数次の次数kの高調波トルクに関して
T′k(θ)=2Hk(θ) (9)
となるので、偶数次の高調波トルクHk(θ)の振幅を抑制することによって、この成分も問題のない程度に抑えることができる。
2 固定子巻線
3 固定子鉄心
3a 固定子鉄心ヨーク
3b 固定子鉄心歯部(固定子突極)
4 スロット
10 回転子
11 永久磁石
12 回転子鉄心
Claims (6)
- 固定子突極を有する固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に形成されたスロット内に収納された3相固定子巻線とからなる固定子と、
周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石と、
前記永久磁石による磁束の磁路を形成する回転子鉄心とからなる回転子を有する永久磁石式同期モータにおいて、
毎極及び毎相当たりの固定子突極の数を0.75とし、
前記複数の永久磁石それぞれを軸方向に二分割し、電気角で30度スキューして配置し、
前記二分割した永久磁石の内で出力側あるいは反出力側に位置する、二分割した永久磁石の一方が作り出すトルク波形に含まれる偶数次高調波トルクの振幅が、前記永久磁石の周方向の開き角と極ピッチの比に関して極小値であることを特徴とする永久磁石式同期モータ。 - 請求項1記載の永久磁石同期モータにおいて、前記偶数次高調波トルクの次数が2であることを特徴とする永久磁石式同期モータ。
- 固定子突極を有する固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に形成されたスロット内に収納された3相固定子巻線とからなる固定子と、
周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石と、
前記永久磁石による磁束の磁路を形成する回転子鉄心とからなる回転子を有する永久磁石式同期モータにおいて、
毎極及び毎相当たりの固定子突極の数を0.75とし、
前記複数の永久磁石それぞれを軸方向に二分割し、電気角で30度スキューして配置し、
前記永久磁石の周方向の開き角と極ピッチの比が百分率で70%以上80%以下であることを特徴とする永久磁石式同期モータ。 - 固定子突極を有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に形成されたスロット内に収納された3相固定子巻線と、からなる固定子と、
周方向に配置された複数の永久磁石と、
前記永久磁石による磁束の磁路を形成する回転子鉄心と、
からなる回転子を有する永久磁石式同期モータにおいて、
前記複数の永久磁石それぞれを軸方向に二分割し、電気角で30度スキューして配置し、
前記二分割した永久磁石の内で出力側あるいは反出力側に位置する、二分割した永久磁石の一方が作り出すトルク波形に含まれる偶数次高調波トルクの振幅が、前記永久磁石の周方向の開き角と極ピッチの比に関して極小値であることを特徴とする永久磁石式同期モータ。 - 毎極及び毎相当たりの前記固定子突極の数を0.75であって、
回転型モータの基本単位を6回繰り返す24極−54スロット構成であることを特徴とする請求項4に記載の永久磁石式同期モータ。 - 前記偶数次高調波トルクにおいて、2次の高調波トルクが75%付近において極弧度τPM/τpの極小値を有することを特徴とする請求項4に記載の永久磁石式同期モータ。
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