JP2009219331A - 永久磁石式ジェネレータとそれを用いたハイブリッド車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】
本発明は、リラクタンストルクを活用し、トルクリプルが小さく、低騒音，低振動な永久磁石式モータジェネレータを提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明は、固定子と固定子に空隙を介して対向配置された回転子とを有し、固定子は固定子鉄心と固定子鉄心に装着された分布巻の固定子巻線とを備えており、固定子鉄心は環状のヨーク鉄心とヨーク鉄心から径方向に突出した複数のティース鉄心とから構成されており、回転子は回転子鉄心と回転子鉄心の内部に埋め込まれた複数の永久磁石とを備えており、回転子鉄心の内部であって、１磁極分の永久磁石の周方向両側には１対の非磁性部が形成されており、１対の非磁性部の固定子側にある回転子鉄心には１対の非磁性部の形成によって１対の磁路部が形成されており、鉄心の外周部であって、永久磁石の周方向幅の外面との間における部分かつ永久磁石の磁極間に溝または孔が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、永久磁石式ジェネレータとそれを用いたハイブリッド車両に関する。
永久磁石モータジェネレータは、効率の向上が要求される。特に、高速過負荷領域のモータジェネレータの力率を向上する事が求められる事がある。特許文献１では、永久磁石式モータジェネレータにおいて、永久磁石の磁束軸をｄ軸、それと直交する軸をｑ軸とした時、回転子鉄心の外周面のｑ軸側をｖ字にカットすることにより、力率が向上することが開示されている。
また、特許文献２及び特許文献３には、特許文献１に関連するモータジェネレータの構造が、開示されている。
さらに、コストの構成比を大きくしめる永久磁石の体積削減が求められており、特許文献４には、埋込型永久磁石式モータジェネレータの構造が開示されている。特許文献４では、永久磁石の磁束を増大させてｄ軸側のリアクタンスを減少させ、かつｑ軸側のリアクタンスを減少させているのでリラクタンストルクを発生させるための磁束が減少する結果、高速負荷領域でリアクタンスが小さくなって力率が向上することが開示されている。
特開２００６−１０１６０８号公報 特開２００２−７８２５５号公報 特開２００１−１４５２８４号公報 特開平１０−１２６９８５号公報
永久磁石モータジェネレータ、特に車両の駆動用として用いられる永久磁石モータジェネレータには、その制御回路であるインバータ装置を含めて小型化と高出力化が要求されている。特に低速回転域において大トルクの出力が可能であり、かつ高速回転域においても高出力が可能な永久磁石モータジェネレータが望まれている。このため、永久磁石モータジェネレータとしては従来、高速回転時に弱め界磁が可能であり、しかもリラクタンストルクを活用できる補助突極付の埋込型永久磁石式モータジェネレータが多く用いられている。
永久磁石式モータジェネレータは車両から連れ回される場合、例えば車両の惰性走行や制動時などの減速時、他の駆動源による車両駆動の場合、永久磁石の磁束によって固定子巻線に誘起電圧が生じる。誘起電圧は回転数に比例する。これにより、永久磁石式モータジェネレータの最大誘起電圧は、連れ回される最大回転数で決定される。永久磁石式モータジェネレータの電気設計においては、永久磁石モータジェネレータの誘起電圧のピーク電圧が、インバータ装置を構成する半導体素子やコンデンサの耐圧を超えないように設計する必要がある。また、永久磁石モータジェネレータの出力は誘起電圧の基本波成分の大きさによって決まる。このため、永久磁石式モータジェネレータの更なる高出力化を図るためには、永久磁石の体積を削減して、誘起電圧のピーク値を抑えながら誘起電圧の基本波成分の大きさを大きくする必要がある。
なお、リアクタンスとは電機子巻線が作る磁束によるインピーダンスのことである。しかしながら、ｑ軸に溝をつける事により、補助突極を無くした場合には、リラクタンストルクが非常に小さくなるか、又は発生しない。
一方、永久磁石式モータジェネレータにおいては、通電の有無にかかわらず常に磁束を発生している永久磁石を用いるため、回転子は常に永久磁石と固定子突極部との位置関係に応じた力を受け、回転時にはその力が脈動的に変化する。それがトルクリプルとなって現れる。これは回転子のスムーズな回転を妨げ、回転電機として安定した動作を得ることができないという問題を生じる。
永久磁石式モータジェネレータのトルクＴを以下式に示す。
Ｔ＝Ｐnφaｉq＋Ｐn（Ｌd−Ｌq）ｉdｉq
ここに、Ｐn：極対数、
Figure 2009219331
、φf：永久磁石による電気子鎖交磁束の最大値、Ｌq：ｄ軸インダクタンス、ｉq：ｑ軸インダクタンス、ｉd：ｄ軸巻線電流、ｉq：ｑ軸巻線電流
式の第１項がマグネットトルクであり、第２項がリラクタンストルクである。トルク増大のためには、磁石の磁束が大きく、補助突極を備えて突極比（Ｌd／Ｌq）が大きい方が良いことが分かる。
しかしながら、トルク増大のため、補助突極を備えリラクタンストルクを大きくした場合にトルクリプルが大きくなってしまう。補助突極となる磁石間の鉄部に磁束が集中するため、磁束の粗密の差が大きく、誘起電圧に高調波成分が加わる。誘起電圧波形が歪み波形の永久磁石式モータジェネレータを正弦波電流で駆動した場合、トルクリプルが大きくなり易いためである。
永久磁石式モータジェネレータのトルクリプル低減法として、スキューを施す方法が一般的によく知られている。しかし、スキューはトルクリプル低減には効果的であるものの、構造が複雑になるばかりではなく、出力トルクの減少や電機子巻線長さが長くなることによる銅損の増加などの問題がある。
本発明は、低騒音，低振動な永久磁石式モータジェネレータ及びそれを用いた電動車両を提供することを目的とする。
本発明は、永久磁石式モータジェネレータを、永久磁石の周方向両側に非磁性部を形成し、固定子鉄心に装着された分布巻の固定子巻線とを備えており、回転子鉄心の内部に埋め込まれた複数の永久磁石とを備えており、永久磁石の磁束が通る突極と、回転子鉄心から固定子鉄心への磁束が通る補助突極を有し、永久磁石の磁束軸をｄ軸、それと直交する軸をｑ軸としたとき、外周部であって、永久磁石の周方向幅の外面との間における部分かつ永久磁石の磁極間の位置であるｑ軸には、トルクリプルの低減のための磁気変動を生じさせる溝または孔が設けられていることを特徴とする永久磁石式モータジェネレータを提供する。
即ち、補助突極によるリラクタンストルクを得ながら、ｑ軸に溝または孔を追加することにより、トルクリプルを抑えることを特徴とする。
本発明によれば、リラクタンストルクを活用し、トルクリプルが小さく、低騒音，低振動な永久磁石式モータジェネレータを提供することにある。
なお、本発明による永久磁石式モータジェネレータは、ジェネレータ及びモータ，インナロータ及びアウタロータ，回転型及びリニア型，分布巻き固定子構造のいずれのものであっても適用可能である。
本発明は、永久磁石式モータジェネレータにおいて、固定子と固定子に空隙を介して対向配置された回転子とを有し、固定子は、固定子鉄心と固定子鉄心に装着された分布巻の固定子巻線とを備えており、固定子鉄心は、環状のヨーク鉄心とヨーク鉄心から径方向に突出した複数のティース鉄心とから構成されており、回転子は、回転子鉄心と回転子鉄心の内部に埋め込まれた複数の永久磁石とを備えており、回転子鉄心の内部であって、１磁極分の永久磁石の周方向両側には１対の非磁性部が形成されており、１対の非磁性部の固定子側にある回転子鉄心には、１対の非磁性部の形成によって１対の磁路部が形成されており、鉄心の外周部であって、永久磁石の周方向幅の外面との間における部分かつ永久磁石の磁極間に、溝または孔が設けられていることを特徴とする。
また、固定子鉄心が、永久磁石の磁束が通る突極と回転子鉄心から固定子鉄への磁束が通る補助突極を有し、磁極の数が、８以上２０以下であることを特徴とする。
さらに、固定子鉄心が磁気バリアを有し、永久磁石の磁極の数と複数のティース鉄心の数との比が１：３であることを特徴とする。
また、永久磁石の角度θpm、１磁極の角度θrとしたとき、永久磁石の極弧率θpm／θrが、０.６５≦θpm／θr≦０.８５であることが好ましく、溝もしくは孔の角度θq、前記１磁極の角度θrとしたとき、永久磁石の極弧度θq／θrが、０.０４≦θq／θr≦０.０５であることが好ましい。
さらに、溝または孔は、永久磁石の磁極と円周方向に隣の磁極の中心に対応して位置させることが好ましい。
また、非磁性部の形状は三角形であり、三角形の鋭角部分が回転子の内径側に位置することが好ましいが、非磁性部が、回転子の外径側方向に広がる形状であればよい。
本発明の固定子鉄心は、鉄粉を圧縮して成形されることが好ましく、駆動用モータを備え、該駆動用モータとしてハイブリッド車両に用いることが可能である。
以下、本願の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本願による永久磁石式モータジェネレータの実施形態の径方向断面形状を示す。図１において、永久磁石式モータジェネレータ１は、固定子２と回転子４から構成される。固定子２はティース６とコアバック７と、ティース６間のスロット８内には分布巻の電気子巻線（三相巻線のＵ相，Ｖ相，Ｗ相巻線からなる）から構成される。
回転子４は回転軸９に回転子鉄心５を嵌合固着し、この回転子鉄心５に形成された永久磁石挿入孔１０に、Ｎ極とＳ極とが交互になるように希土類の永久磁石１１を軸方向から挿入して埋め込み組込むことによって構成さる。なお、回転子鉄心５は永久磁石挿入孔１０が形成された硅素鋼板を多数枚積層して構成されている。永久磁石式モータジェネレータ１において、永久磁石の磁束軸をｄ軸、それと直交する軸をｑ軸とする。
図２に、図１の周方向に１／１６分割した拡大図を示す。図１と同じものは同一符号とした。固定子鉄心の内周部には、各スロットに対応して開口部１２が形成されている。固定子２の内部に固定子鉄心３の内周部と所定のギャップ１４を有する状態で回転可能に配置されている。表面にトルクリプルを低減させるためのｑ軸溝１３が永久磁石１１の１磁極当り回転子鉄心５の外周部に設けられている。このｑ軸溝１３は、回転子鉄心５の軸方向に延び、回転子鉄心５の外周部と永久磁石１１の周方向幅の外面との間に配置され、かつｑ軸の中心に対応して位置している。
各回転子磁極における永久磁石の周方向両側端部には、磁気的な空隙部（スリット部）からなる１対の磁気バリア１５が形成されている。磁気バリア１５は、各回転子磁極における永久磁石１１の周方向両端部と補助突極部１６との間の永久磁石１１の磁束密度分布の傾きを緩やかにするためのものであり、永久磁石挿入孔１０と一体に形成され、永久磁石挿入孔１０に永久磁石１１が挿入されたときに、永久磁石１１の周方向端部に隣接するように形成される。磁気バリア１５も永久磁石挿入孔１０と同様に、軸方向の一方から他方に貫通している。磁気バリア１５にはワニスなどの充填材が充填されていても良い。磁気バリア１５を設けた本実施例ではコギングトルクとトルクリプルを減少させることができる。さらに、磁気バリア１５の形成により、永久磁石１１の漏洩磁束を低減することができる。
このように本実施形態はいわゆる永久磁石埋め込み構造のものであり、永久磁石１１を回転子４に環状に配置することによって、互いに隣接する永久磁石挿入孔１０の間の部材を補助突極部１６として機能させることができる。
すなわち、固定子巻線による電機子起磁力の合成ベクトルを補助突極の中心位置より回転方向側に向くように制御すれば、固定子巻線から発生した磁束が補助突極部１６を介して永久磁石１１を周回し、リラクタンストルクが発生する。これは特に低速運転状態において有効であり、上記リラクタンストルクが永久磁石１１による通常のトルクに加わることで、電動機として高いトルクを得ることができる。
車両では、車内で使用できる電力が限られているので、できるだけ小型で軽量なシステムで高出力を得ることが重要である。図３は、ハイブリッド自動車駆動用モータに求められる回転数−トルク特性を示す。低速で大きなトルクが要求され、且つ高回転まで高出力を維持する必要がある。高回転では、誘起電圧が大きくなるため、インバータで、ｄ軸に電流を流し、永久磁石の磁束と逆向きにステータ巻線から磁束を流し、誘起電圧の上昇を抑える弱め界磁制御を行っている。
埋込磁石式モータのトルクは磁石トルクとリラクタンストルクの合計である。磁石トルクは図６のように磁石極弧度が０.２から０.６の範囲でほぼ比例する。リラクタンストルクは縦軸（ｄ軸）インダクタンスＬdと横軸（ｑ軸）インダクタンスＬqの差に依って生じる。埋込磁石モータは一般にＬq＞Ｌdである。これは磁石の透磁率がほぼ空気に等しいため、磁石の方向であるｄ軸インダクタンスの磁気抵抗が大きいためである。一方、ｑ軸インダクタンスは磁石間の補助突極を流れる磁束である。このため、磁石が小さいとｄ軸方向の磁気抵抗を小さくできないので、ｄ軸インダクタンスを小さくすることができない。それによりリラクタンストルクが小さくなってしまう場合があるからである。
図４に、一極当たりの角度と磁石角度とｑ軸溝の角度を示す。本願では、図４から磁石極弧度Ｐpm、ｑ軸溝極弧度Ｐqを以下式とした。
Ｐpm＝θpm／θr
Ｐq＝θq／θr
図２には、ｑ軸溝がＲ径でカットしたものを示す。ｑ軸溝をプレスの順送型で打ち抜く場合には、最終工程にてｑ軸溝を打ち抜けば良い。その場合、ｑ軸溝がＲ径では、プレスのパンチが容易に製作可能なためコストダウンができる。
また、ｑ軸溝を設けたことによる磁石回転子の軽量化できるため、ベアリングの負担を軽減できる。
図５には、磁石極弧度に対するトルク特性を示す。磁石極弧度が０.６５から１まではトルクに変化がない。これは磁石極弧度が小さくなると磁石トルクは減るが、リラクタンストルクが増えるためである。リラクタンストルクの活用率が上がる。しかし、逆にリラクタンストルクが増えることにより、トルクリプルが増える。リラクタンストルク活用率とトルクリプルはトレードオフの関係である。さらに、磁石極弧度を０.７とするとコギングトルク最小値となるように設計できる。磁石極弧度を０.６５〜０.８５にすることで、トルクが減少することなくリラクタンストルクを増やすことができる。
なお、永久磁石の周方向幅が小さくなることによって、永久磁石１１から発生する磁束は減少するが、相対的に補助突極によるリラクタンストルクは増加する。これは永久磁石として高価なネオジウム磁石を用いた場合などに有効であり、永久磁石の量を減らすことによるコストダウンの分を、補助突極のリラクタンストルクで補うことにより、コストパフォーマンスの向上を図ることができるものである。
一方、本願では、図６に示す様に、ｑ軸溝の極弧度に対し、トルクの高調波成分が変わる事が分かる。この図では磁石極弧度が０.７を用いているが、効果は磁石極弧度が０.６５〜０.８５で同じである。ｑ軸溝がない場合では、トルクリプルは時間６次が支配的であるが、ｑ軸溝により時間６次の高調波成分を小さくできる。ｑ軸溝極弧度が０.０４５の時、時間６次成分が極小値とる。しかし、同時に時間１２次，１８次のトルク高調波成分が増大してしまうため、ｑ軸溝の極弧度が０.０４〜０.０５にすれば、トルクリプルを小さくする事ができる。
図７には、本願における回転子鉄心表面付近の溝の有無の効果を比較するため、溝が無い場合の１極分の磁界解析を示したものであり、図８に溝がある場合（ｑ軸溝極弧度＝０.０４５）の磁界解析結果を示す。補助突極部において磁束の流れが変わることが分かる。この磁束の流れが変わることにより、トルクリプルを小さくすることができる。
図９には、ｑ軸溝の有無しによるトルク波形を示す。ｑ軸溝によって、トルクリプルが７３％低減できる。これに対し、トルクはｑ軸溝分だけ磁路面積が減少し２％の減少である。前述の高調波解析で示したように、電気角１８０度に対し、溝無では３つの波が生じている（６次の高調波成分）。しかし、ｑ軸溝ありでは、６つの波が生じている（１２次の高調波成分）。よって、６次高調波成分を低減できることが波形からも確認できる。
なお本願は磁石の形状が図１，図２で示したＲ径に限らない。ｑ軸溝は色々な形状で成り立つ。図１０では、回転子外周部は加工せずに、内部にｑ軸孔１７を開けた場合を示す。回転子の外周面に溝を設けた場合、高速回転時において、風切り音が発生してしまい、振動・騒音の原因になる。よって、回転子の外周面が円となるように、孔を開ける。その場合、孔の外周部の板厚は、磁気飽和で、磁束が流れない寸法１mm以下とする。図１１には、ｑ軸に四角状のカットしたｑ軸切り欠き１８を示す。図１２に楕円状に、楕円状ｑ軸溝１９を示す。
また、図１３には、磁石をＶ字型に配置した場合を示す。この磁石の配置は本実施例に限られるものではない。
図１４は、集中巻の固定子巻線を備えた固定子鉄心を用いた永久磁石式モータジェネレータの場合の、溝の有無によるトルクリプルの変化を示す。集中巻の場合、鉄心の外周部であって、永久磁石の周方向幅の外面との間における部分かつ永久磁石の磁極間に、溝または孔が設けることによるトルクリプルの変化はない。即ち、溝または孔が設けることによる本発明の効果は得られないことがわかる。
図１３は、本発明による第１実施例としての永久磁石式モータジェネレータが搭載されたハイブリッド車両の一実施形態を示す構成図である。なお本発明による永久磁石式モータジェネレータは、純粋な電気自動車にもハイブリッド車両にも適用できるが、以下代表してハイブリッド車両の実施例を説明する。
ハイブリッド車両２０には、エンジン２３と第１の永久磁石式モータジェネレータ２１と第２の永久磁石式モータジェネレータ２２と、第１の永久磁石式モータジェネレータ２１と第２の永久磁石式モータジェネレータ２２に高電圧の直流電力を供給する。あるいは第１の永久磁石式モータジェネレータ２２と第２の永久磁石式モータジェネレータ２１から高電圧の直流電力を受けるバッテリ２４が搭載されている。さらに１４ボルト系電力である低電圧電力を供給するバッテリがこの車両に搭載されており、以下に説明する制御回路に低電圧の直流電力を供給するが、この低電圧電力を供給するバッテリの図示を省略する。
エンジン２３および第１の永久磁石式モータジェネレータ２１と第２の永久磁石式モータジェネレータ２２に基づく回転トルクは、変速機２５とデファレンシャルギア２６に伝達され、前輪２７に伝達される。変速機２５を制御する変速機制御装置２８とエンジン２３を制御するエンジン制御装置２９と電力変換装置３０を制御する永久磁石式モータジェネレータ制御回路とリチュームイオン電池などのバッテリ２４を制御するバッテリ制御装置３２と統合制御装置３１とが、それぞれ通信回線３３によって接続されている。
統合制御装置３１は、統合制御装置３１より下位の制御装置である変速機制御装置２８やエンジン制御装置２９や電力変換装置３０やバッテリ制御装置３２から、それぞれの状態を表す情報を通信回線３３を介して受け取る。これらの情報に基づき、統合制御装置３１によって各制御装置の制御指令が演算され、統合制御装置３１から各制御装置への制御指令が通信回線３３を介してそれぞれの制御装置へ送信される。
例えば、バッテリ制御装置３２はリチュームイオン電池であるバッテリ２４の放電状況やリチュームイオン電池を構成する各単位セル電池の状態をバッテリ２４の状態として統合制御装置３１に通信回線３３を介して報告する。
統合制御装置３１は上記報告からバッテリ２４の充電が必要と判断すると、電力変換装置３０に発電運転の指示を出す。統合制御装置３１はまたエンジン２３と第１や第２の永久磁石式モータジェネレータ２１，２２の出力トルクを管理し、エンジンと第１や第２の永久磁石式モータジェネレータ２１，２２の出力トルクの総合トルクあるいはトルク分配比を演算処理し、処理結果に基づく制御指令を変速機制御装置２８やエンジン制御装置２９や電力変換装置３０へ送信する。トルク指令に基づき電力変換装置３０は第１の永久磁石式モータジェネレータ２１と第２の永久磁石式モータジェネレータ２２を制御し、どちらか一方の永久磁石式モータジェネレータであるいは両方の永久磁石式モータジェネレータで指令のトルク出力を、あるいは発電電力を発生するようにこれらの永久磁石式モータジェネレータを制御する。
電力変換装置３０は統合制御装置３１からの指令に基づき第１の永久磁石式モータジェネレータ２１と第２の永久磁石式モータジェネレータ２２を運転するためにインバータを構成するパワー半導体のスイッチング動作を制御する。これらパワー半導体のスイッチング動作により、第１の永久磁石式モータジェネレータ２１と第２の永久磁石式モータジェネレータ２２が電動機としてあるいは発電機として運転される。
電動機として運転する場合は高電圧のバッテリ２４からの直流電力が前記電力変換装置３０のインバータの直流端子に供給される。インバータを構成するパワー半導体のスイッチング動作を制御することにより上記供給された直流電力が３相交流電力に変換され、第１の永久磁石式モータジェネレータ２１あるいは第２の永久磁石式モータジェネレータ２２に供給される。一方第１の永久磁石式モータジェネレータ２１あるいは第２の永久磁石式モータジェネレータ２２が発電機として運転される場合、第１の永久磁石式モータジェネレータ２１あるいは第２の永久磁石式モータジェネレータ２２の回転子が外部から加えられる回転トルクで回転し、この回転トルクに基づき前記永久磁石式モータジェネレータの固定子巻線に３相交流電力を発生する。発生した３相交流電力は前記電力変換装置３０で直流電力に変換され、直流電力が前記高電圧のバッテリ２４に供給され、前記バッテリ２４が直流電力により充電される。
図１３に示すとおり、電力変換装置３０は、直流電源の電圧変動を押える複数の平滑用のコンデンサモジュールと、複数のパワー半導体を内蔵するパワーモジュールと、このパワーモジュールのスイッチング動作を制御するスイッチング駆動回路および前記スイッチング動作の時間幅を決める信号すなわちパルスワイドモデュレーションの制御を行うＰＷＭ信号を発生する回路を備えた永久磁石式モータジェネレータ制御回路から構成されている。
高電圧のバッテリ２４はリチュームイオン電池あるいはニッケル水素電池などの２次電池であり、２５０ボルトから６００ボルト、あるいはそれ以上の高電圧の直流電力が前記２次電池に充電され、あるいは前記２次電池から出力される。
本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータの構造を示す断面図。 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータの構造を示す断面図。（図１の１／１６拡大図） 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータの制御方法を示す図。 本願における、磁石とｑ軸溝の角度を示す図。 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータの磁石の極弧度に対するトルク特性を示す図。 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータのｑ軸溝によるトルク高調波成分を示す図。 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータのｑ軸溝が無い場合の磁束線図。 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータのｑ軸溝が有る場合の磁束線図。 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータのｑ軸溝の有無によるトルク波形を示す図。 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータの構造を示す断面図。（１／１６拡大図） 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータの構造を示す断面図。（１／１６拡大図） 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータの構造を示す断面図。（１／１６拡大図） 本願の実施例である永久磁石式モータジェネレータのＶ字型に永久磁石を配置した図。 集中巻の固定子巻線を備えた固定子鉄心を用いた永久磁石式モータジェネレータの、溝の有無によるトルクリプルの変化。 本発明の永久磁石式モータジェネレータが搭載されたハイブリッド車両の一実施形態。
符号の説明
１ 永久磁石式モータジェネレータ
２ 固定子
３ 固定子鉄心
４ 回転子
５ 回転子鉄心
６ ティース
７ コアバック
８ スロット
９ 回転軸
１０ 永久磁石挿入孔
１１ 永久磁石
１２ 開口部
１３ ｑ軸溝
１４ ギャップ
１５ 磁気バリア
１６ 補助突極部
１７ ｑ軸孔
１８ ｑ軸切り欠き
１９ 楕円状ｑ軸溝
２０ ハイブリッド車両
２１ 第１の永久磁石式モータジェネレータ
２２ 第２の永久磁石式モータジェネレータ
２３ エンジン
２４ バッテリ
２５ 変速機
２６ デファレンシャルギア
２７ 前輪
２８ 変速機制御装置
２９ エンジン制御装置
３０ 電力変換装置
３１ 統合制御装置
３２ バッテリ制御装置
３３ 通信回線

Claims (13)

  1. 永久磁石式モータジェネレータにおいて、
    固定子と、該固定子に空隙を介して対向配置された回転子とを有し、
    前記固定子は、固定子鉄心と、該固定子鉄心に装着された分布巻の固定子巻線とを備えており、
    前記固定子鉄心は、環状のヨーク鉄心と、該ヨーク鉄心から径方向に突出した複数のティース鉄心と、から構成されており、
    前記回転子は、回転子鉄心と、該回転子鉄心の内部に埋め込まれた複数の永久磁石と、を備えており、
    前記回転子鉄心の内部であって、１磁極分の前記永久磁石の周方向両側には１対の非磁性部が形成されており、
    前記１対の非磁性部の前記固定子側にある前記回転子鉄心には、前記１対の非磁性部の形成によって１対の磁路部が形成されており、
    前記鉄心の外周部であって、前記永久磁石の周方向幅の外面との間における部分かつ前記永久磁石の磁極間に、溝または孔が設けられていることを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
  2. 請求項１に記載の永久磁石式モータジェネレータであって、
    前記固定子鉄心が、前記永久磁石の磁束が通る突極と、前記回転子鉄心から前記固定子鉄への磁束が通る補助突極を有することを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
  3. 請求項１に記載の永久磁石式モータジェネレータであって、前記磁極の数が、８以上２０以下であることを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
  4. 請求項１に記載の永久磁石式モータジェネレータであって、
    前記永久磁石の角度θpm、前記１磁極の角度θrとしたとき、前記永久磁石の極弧率θpm／θrが、０.６５≦θpm／θr≦０.８５であることを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
  5. 請求項４に記載の永久磁石式モータジェネレータであって、
    前記溝もしくは孔の角度θq、前記１磁極の角度θrとしたとき、
    前記永久磁石の極弧度θq／θrが、０.０４≦θq／θr≦０.０５であることを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
  6. 請求項５記載において、前記溝または孔は、前記永久磁石の前記磁極と円周方向に隣の磁極の中心に対応して位置させることを特徴とする永久磁石モータジェネレータ。
  7. 永久磁石式モータジェネレータにおいて、
    固定子と、該固定子に空隙を介して対向配置された回転子とを有し、
    前記固定子は、固定子鉄心と、該固定子鉄心に装着された分布巻の固定子巻線とを備えており、
    前記固定子鉄心は、環状のヨーク鉄心と、該ヨーク鉄心から径方向に突出した複数のティース鉄心と、から構成されており、
    前記回転子は、回転子鉄心と、該回転子鉄心の内部に埋め込まれた複数の永久磁石と、を備えており、
    前記回転子鉄心の内部であって、１磁極分の前記永久磁石の周方向両側には１対の非磁性部が形成されており、
    前記１対の非磁性部の前記固定子側にある前記回転子鉄心には、前記１対の非磁性部の形成によって１対の磁路部が形成されており、
    前記鉄心の外周部であって、前記永久磁石の周方向幅の外面との間における部分かつ前記永久磁石の磁極間に、溝または孔が設けられており、
    前記永久磁石の前記磁極の数と前記複数のティース鉄心の数との比が１：３であることを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
  8. 請求項１に記載の永久磁石式モータジェネレータにおいて、
    前記非磁性部の形状は三角形であり、
    前記三角形の鋭角部分が、前記回転子の内径側に位置することを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
  9. 請求項１に記載の永久磁石式モータジェネレータにおいて、
    前記非磁性部が、前記回転子の外径側方向に広がる形状であることを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
  10. 請求項１に記載の永久磁石式モータジェネレータにおいて、
    鉄粉を圧縮して前記固定子鉄心を成形したことを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
  11. 駆動用モータを備え、該駆動用モータとして、請求項１に記載の永久磁石モータジェネレータを用いたことを特徴とするハイブリッド車両。
  12. 請求項７に記載の永久磁石式モータジェネレータにおいて、
    前記非磁性部が、前記回転子の外径側方向に広がる形状であることを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
  13. 請求項１に記載の永久磁石式モータジェネレータにおいて、前記固定子鉄心が、磁気バリアを有することを特徴とする永久磁石式モータジェネレータ。
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