JP2010068706A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中央にシャフトが挿通されると共に該シャフトを中央として環状に配列される複数の永久磁石を内部に収容する円筒状のロータと、該ロータの周面に対向配置されると共に上記ロータの回転を制御する電機子巻線を内部に収容するステータとを備えるモータに関するものであり、特にシャフトが汎用モータに対して高速回転するモータに関するものである。 The present invention includes a cylindrical rotor in which a shaft is inserted at the center and a plurality of permanent magnets arranged annularly with the shaft as a center, and a rotor arranged opposite to the circumferential surface of the rotor. In particular, the present invention relates to a motor having a shaft that rotates at a high speed relative to a general-purpose motor.
近年、地球環境に配慮した自動車としてエンジンと共にモータを搭載した、いわゆるハイブリット自動車が実用化されている。
このようなハイブリッド自動車に搭載されるモータとしては、特許文献1〜11に示されるような、ロータに永久磁石が収容された永久磁石同期モータが用いられている。
In recent years, so-called hybrid automobiles equipped with a motor together with an engine have been put into practical use as automobiles in consideration of the global environment.
As a motor mounted on such a hybrid vehicle, a permanent magnet synchronous motor in which a permanent magnet is accommodated in a rotor as shown in Patent Documents 1 to 11 is used.
一方で、過給機は、エンジン等の排気ガスを用いてタービンインペラを回転駆動し、当該回転駆動を圧縮機のインペラに伝達して圧縮空気を生成するものであるが、排気ガスの流量が変動するためにトルク不足が生じ、安定して圧縮空気を得られない場合がある。そこで、上述の永久磁石同期モータを過給機に用いて上記トルク不足を永久磁石同期モータのトルクによって補う、いわゆる電動過給機が提案されている。 On the other hand, a turbocharger rotates a turbine impeller using exhaust gas from an engine or the like and transmits the rotational drive to the impeller of the compressor to generate compressed air. Due to the fluctuation, torque shortage occurs, and compressed air may not be obtained stably. In view of this, a so-called electric supercharger has been proposed in which the above-described permanent magnet synchronous motor is used as a supercharger to compensate for the above torque shortage by the torque of the permanent magnet synchronous motor.
しかしながら、電動過給機に用いられる永久磁石同期モータは、タービンインペラ及び圧縮機のインペラが高速回転であることから、ハイブリッド自動車に搭載される永久磁石同期モータと比較して、シャフトに対してかなりの高速回転が要求される。 However, the permanent magnet synchronous motor used for the electric supercharger is considerably higher than the permanent magnet synchronous motor mounted on the hybrid vehicle because the turbine impeller and the compressor impeller rotate at high speed. High speed rotation is required.
電動過給機にはロータの回転を制御可能とするためにバッテリの直流電力を任意の周波数の交流電力に変換するためのインバータが搭載されているが、シャフトが高速回転される場合には、インバータの駆動周波数が非常に高くなる虞がある。つまり、シャフトが高速回転される場合には、ロータの回転を制御するために直流電力を高い周波数の交流電力に変換する必要が生じ、インバータの駆動周波数が高くなり制御が困難となる場合が考えられる。 The electric supercharger is equipped with an inverter for converting the DC power of the battery into AC power of an arbitrary frequency so that the rotation of the rotor can be controlled. There is a possibility that the drive frequency of the inverter becomes very high. In other words, when the shaft is rotated at a high speed, it is necessary to convert the DC power into a high frequency AC power in order to control the rotation of the rotor, and the drive frequency of the inverter becomes high, making control difficult. It is done.
また、シャフトが高速回転される場合には、ロータが高速回転するために、ロータ内部に収容された永久磁石に遠心力による応力が強く作用する。このため、ロータの耐久性を高めることが要求される。 Further, when the shaft is rotated at a high speed, the rotor is rotated at a high speed, so that stress due to centrifugal force acts strongly on the permanent magnet housed inside the rotor. For this reason, it is required to increase the durability of the rotor.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、永久磁石同期モータにおいて、必要とされるインバータの駆動周波数を低減させることによって制御を容易とすると共に、ロータに作用する遠心力による応力を緩和することによってシャフトの高速回転に対する耐久性を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a permanent magnet synchronous motor, it is easy to control by reducing the drive frequency of the required inverter, and stress due to centrifugal force acting on the rotor. The purpose is to improve the durability against high-speed rotation of the shaft.
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。 The present invention adopts the following configuration as means for solving the above-described problems.
第1の発明は、中央にシャフトが挿通されると共に該シャフトを中央として環状に配列される複数の永久磁石を内部に収容する円筒状のロータと、該ロータの周面に対向配置されると共に上記ロータの回転を制御するための電機子巻線を内部に収容するステータとを備えるモータであって、上記ステータ側がS極とされかつ上記シャフト側がN極とされた複数の上記永久磁石によって構成される第1の極と、上記ステータ側がN極とされかつ上記シャフト側がS極とされた複数の上記永久磁石によって構成される第2の極とを備え、上記第1の極及び上記第2の極の少なくとも一方が、上記ロータの周面側に配置される外側部と、上記ロータの径方向から見て該外側部と重ねて配置されると共に上記ロータのシャフト側に配置される内側部とを備えるという構成を採用する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a cylindrical rotor having a shaft inserted through the center thereof and accommodating therein a plurality of permanent magnets arranged in an annular shape with the shaft as a center, and being disposed opposite to the circumferential surface of the rotor A motor comprising a stator that houses an armature winding for controlling the rotation of the rotor. The motor includes a plurality of permanent magnets in which the stator side is an S pole and the shaft side is an N pole. And a second pole constituted by a plurality of the permanent magnets in which the stator side is an N pole and the shaft side is an S pole, and the first pole and the second pole are provided. At least one of the poles of the rotor is disposed on the peripheral surface side of the rotor, and the inner portion is disposed on the shaft side of the rotor while being disposed so as to overlap the outer portion when viewed from the radial direction of the rotor. When To adopt a configuration that includes.
第2の発明は、上記第1の発明において、上記外側部及び上記内側部の少なくとも一方が、上記ステータ側及び上記シャフト側が湾曲された形状を有するという構成を採用する。 According to a second invention, in the first invention, at least one of the outer part and the inner part has a configuration in which the stator side and the shaft side are curved.
第3の発明は、上記第2の発明において、上記外側部及び上記内側部の少なくとも一方が、上記ロータの周面に沿って上記ステータ側及び上記シャフト側が湾曲された形状の永久磁石が、上記ロータの周方向に複数配列されて構成されているという構成を採用する。 According to a third invention, in the second invention, a permanent magnet having a shape in which at least one of the outer portion and the inner portion is curved on the stator side and the shaft side along the circumferential surface of the rotor, A configuration is adopted in which a plurality are arranged in the circumferential direction of the rotor.
第4の発明は、上記第2または第3の発明において、上記外側部及び上記内側部の少なくとも一方が、上記ロータの周面に沿って上記ステータ側及び上記シャフト側が湾曲された形状の永久磁石が、上記シャフトの延在方向に複数配列されて構成されているという構成を採用する。 A fourth invention is the permanent magnet according to the second or third invention, wherein at least one of the outer portion and the inner portion is curved on the stator side and the shaft side along the circumferential surface of the rotor. However, a configuration in which a plurality of the shafts are arranged in the extending direction of the shaft is employed.
第5の発明は、上記第4の発明において、上記シャフトの延在方向に配列される複数の上記永久磁石が、上記ロータの周方向に互いにずれて配置されているという構成を採用する。 According to a fifth invention, in the fourth invention, a configuration is adopted in which the plurality of permanent magnets arranged in the extending direction of the shaft are arranged so as to be shifted from each other in the circumferential direction of the rotor.
第6の発明は、上記第1〜第5いずれかの発明において、上記外側部の端部及び上記内側部の端部に接するフラックスバリアを備えるという構成を採用する。 6th invention employ | adopts the structure provided with the flux barrier which touches the edge part of the said outer side part, and the edge part of the said inner side part in the said any one of the 1st-5th invention.
第7の発明は、上記第1〜第6いずれかの発明において、複数の上記第1の極及び複数の上記第2の極を備え、当該第1の極及び当該第2の極が上記ロータの周方向に沿って交互に配置されているという構成を採用する。 According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, the seventh invention includes a plurality of the first poles and a plurality of the second poles, wherein the first pole and the second pole are the rotor. The structure of being alternately arranged along the circumferential direction is adopted.
本発明によれば、ステータ側がS極とされかつシャフト側がN極とされた複数の永久磁石によって構成される第1の極と、ステータ側がN極とされかつシャフト側がS極とされた複数の永久磁石によって構成される第2の極とを備えている。
つまり、本発明のモータは、第1の極と第2の極とを1つずつ備える、いわゆる2極モータである。
インバータの駆動周波数は、モータの極数に比例して高くなる。したがって、本発明のモータのように、最低限の極数とすることによって、インバータの駆動周波数を、例えば4極以上のモータに対して低減させることができる。
よって、本発明によれば、永久磁石同期モータにおいて、必要とされるインバータの駆動周波数を低減させることによって制御を容易とすることが可能となる。
According to the present invention, the first pole constituted by a plurality of permanent magnets having the stator side as the S pole and the shaft side as the N pole, and the plurality of the stator side as the N pole and the shaft side as the S pole. And a second pole constituted by a permanent magnet.
That is, the motor of the present invention is a so-called two-pole motor that includes one first pole and one second pole.
The drive frequency of the inverter increases in proportion to the number of poles of the motor. Therefore, by using the minimum number of poles as in the motor of the present invention, the drive frequency of the inverter can be reduced, for example, with respect to a motor having four or more poles.
Therefore, according to the present invention, in the permanent magnet synchronous motor, the control can be facilitated by reducing the required drive frequency of the inverter.
また、本発明によれば、第1の極及び第2の極の少なくとも一方が、ロータの周面側に配置される外側部と、ロータの径方向から見て該外側部と重ねて配置されると共にロータのシャフト側にされる内側部とを備える。
第1の極あるいは第2の極によってステータに対して作用される磁力は、外側部からステータに向かう磁束と内側部からのステータに向かう磁束との両方の磁束に影響を受ける。このため、ステータに対して作用させる磁力が定まっている場合には、第1の極及び第2の極を外側部と内側部とに分けることによって、内側部及び外側部を構成する各永久磁石の大きさを、外側部と内側部とに分けない場合において第1の極及び第2の極を構成する永久磁石よりも小型化することができる。
そして、第1の極あるいは第2の極を外側部と内側部とに分けた場合には、内側部が受ける遠心力による応力が外側部よりも小さくなるため、第1の極あるいは第2の極が全体として受ける遠心力による応力が、内側部と外側部とに分けない場合と比較して小さくなる。
よって、本発明によれば、ロータに作用する遠心力による応力を緩和することによってシャフトの高速回転に対する耐久性を向上させることが可能となる。
Further, according to the present invention, at least one of the first pole and the second pole is disposed so as to overlap the outer portion disposed on the circumferential surface side of the rotor and the outer portion as viewed from the radial direction of the rotor. And an inner portion on the shaft side of the rotor.
The magnetic force applied to the stator by the first pole or the second pole is affected by both the magnetic flux from the outer part toward the stator and the magnetic flux from the inner part toward the stator. For this reason, when the magnetic force applied to the stator is fixed, the permanent magnets constituting the inner part and the outer part are divided by dividing the first pole and the second pole into the outer part and the inner part. In the case where the size is not divided into the outer portion and the inner portion, the size can be made smaller than that of the permanent magnets constituting the first pole and the second pole.
When the first pole or the second pole is divided into the outer part and the inner part, the stress due to the centrifugal force received by the inner part is smaller than that of the outer part. The stress caused by the centrifugal force that the pole receives as a whole is smaller than in the case where the pole is not divided into the inner part and the outer part.
Therefore, according to the present invention, it is possible to improve durability against high-speed rotation of the shaft by relieving stress due to centrifugal force acting on the rotor.
したがって、本発明によれば、永久磁石同期モータにおいて、必要とされるインバータの駆動周波数を低減させることによって制御を容易とすると共に、ロータに作用する遠心力による応力を緩和することによってシャフトの高速回転に対する耐久性を向上させることが可能となる。 Therefore, according to the present invention, in a permanent magnet synchronous motor, control is facilitated by reducing the required drive frequency of the inverter, and at the same time, the stress caused by centrifugal force acting on the rotor is relieved to reduce the high speed of the shaft. It becomes possible to improve durability against rotation.
以下、図面を参照して、本発明に係るモータの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, an embodiment of a motor according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
図1は、本実施形態のモータ100の概略構成を模式的に示した断面図である。なお、図1においては、シャフトの延在方向に対して垂直な面でモータ100を切断している。
本実施形態のモータ100は、特に電動過給機に対して好適に用いることができる高速回転可能なモータである。
そして、図1に示すように、本実施形態のモータ100は、シャフト1と、ロータ2と、ステータ3とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a
The
As shown in FIG. 1, the
シャフト1は、ロータ2とステータ3とによって生成された回転動力を外部に伝達する棒部材であり、図1の紙面垂直方向に延在して配置されている。
また、本実施形態のモータ100が上述のように高速回転が可能なものであるため、シャフト1の剛性は、先行技術文献として挙げた上述の特許文献1〜11に開示されたモータが備えるシャフトの剛性よりも高いことが望まれる。そして、本実施形態のモータ100においては、シャフト1の径を特許文献1〜11に開示されたモータが備えるシャフトよりも大きくすることによってシャフト1の剛性を向上させている。
なお、シャフト1の形成材料や形状を好適に選択することでシャフト1の剛性を向上可能な場合には、シャフト1の径を特許文献1〜11に開示されたモータが備えるシャフトの径と同じあるいは小さく設定することも可能である。
また、シャフト1の形成材料は、後述するロータ2が備える永久磁石の磁力線が効率的にステータ3の方向に向かうように非磁性体によって形成されることが好ましい。ただし、シャフト1を磁性体によって形成することもできる。
The shaft 1 is a rod member that transmits the rotational power generated by the
In addition, since the
In addition, when the rigidity of the shaft 1 can be improved by suitably selecting the forming material and shape of the shaft 1, the diameter of the shaft 1 is the same as the diameter of the shaft included in the motor disclosed in Patent Documents 1 to 11. Alternatively, it can be set small.
Moreover, it is preferable that the forming material of the shaft 1 is formed of a non-magnetic material so that the magnetic lines of force of a permanent magnet included in the
ロータ2及びステータ3は、磁界による磁力線と後述する電機子巻線を流れる電流とによって回転力を発生させるものであり、ステータ3が固定され、ロータ2が回転される。
The
ロータ2は、中央にシャフト1が挿通される円筒形状を有しており、ロータコア4と、第1の極5と、第2の極6と、フラックスバリア7とを備えている。
The
ロータコア4は、ロータ2の外形を形成するものであり、中央部にシャフト1を挿通するための孔が形成された円筒状に形状設定されると共に磁性体によって形成されている。
また、ロータコア4の内部には、後述する第1の極5を構成する永久磁石と第2の極6を構成する永久磁石を収容するための2つの空間がシャフトを中央として環状に配列されて形成されており、当該空間に上記永久磁石が収容されている。
つまり、本実施形態のモータ100においてロータ2は、中央にシャフト1が挿通されると共に該シャフト1を中央として環状に配列される複数の永久磁石を内部に収容する。
なお、ロータコア4は、表面における渦電流の発生を抑制するために、例えば、複数の円形の電磁鋼板がシャフト1の延在方向に複数積層されて形成される、あるいはフェライトによって形成されることが好ましい。
The
In the
That is, in the
The
第1の極5と第2の極6とは、図1に示すように、ロータコア4の内部にてシャフト1を中央にして環状に複数(本実施形態においては2つ)配列されて収容された永久磁石10によって構成されている。なお、永久磁石10としては、例えばネオジウム系磁石を好適に用いることができる。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態のモータ100は、永久磁石10として、ステータ側がS極とされかつシャフト側がN極とされると共にロータ2のステータ側に配置される第1外側永久磁石11と、ステータ側がN極とされかつシャフト側がS極とされると共にロータ2のステータ側に配置される第2外側永久磁石12と、ステータ側がS極とされかつシャフト側がN極とされると共にロータ2のシャフト側に配置される第1内側永久磁石13と、ステータ側がN極とされかつシャフト側がS極とされると共にロータ2のシャフト側に配置される第2内側永久磁石14とを備えている。
そして、第1外側永久磁石11と第1内側永久磁石13とが、また第2外側永久磁石12と第2内側永久磁石14とがロータ2の径方向から見て重ねて配置されている。
また、第1外側永久磁石11、第2外側永久磁石12、第1内側永久磁石13、及び第2内側永久磁石14は、ステータ側及びシャフト側がロータ2の周面に沿って湾曲された形状を有している。
The
The first outer
Further, the first outer
そして、第1の極5が第1外側永久磁石11及び第1内側永久磁石13によって構成され、第2の極6が第2外側永久磁石12及び第2内側永久磁石14によって構成されている。
つまり、第1の極5は、ロータ2の周面側に配置される外側部5aと、ロータ2の径方向から見て外側部5aと重ねて配置されると共にロータ2のシャフト側に配置される内側部5bとに分割されて構成されている。また、第2の極6は、ロータ2の周面側に配置される外側部5aと、ロータ2の径方向から見て外側部6aと重ねて配置されると共にロータ2のシャフト側に配置される内側部6bとに分割されて構成されている。
The
That is, the
そして、本実施形態のモータ100は、極として第1の極5及び第2の極6とを1つずつのみ備える、いわゆる2極モータである。
なお、本実施形態のモータ100においては、第1の極5の外側部5a及び内側部5bと、第2の極6の外側部6a及び内側部6bとは、ロータ2の径方向から見て重ならずにかつ160°の範囲に設置され、ロータ2の長さ方向(シャフト1の延在方向)において、ロータ2の長さと略等しい長さを有している。
The
In the
フラックスバリア7は、第1の極5の外側部5a及び内側部5bの両側端部と、第2の極6の外側部6a及び内側部6bの両側端部とに接するように設けられた磁気抵抗の高い領域であり、第1の極5の外側部5a及び内側部5bと、第2の極6の外側部6a及び内側部6bとの各々において、ステータ側からシャフト側あるいはシャフト側からステータ側への磁束の漏れを抑制するものである。
そして、本実施形態のモータ100においてフラックスバリア7は、空孔によって構成されている。ただし、フラックスバリア7は、空孔に限らず、透磁率の低い部材によって構成することも可能である。
なお、本実施形態のモータ100のように高速回転のモータである場合には、特にフラックスバリア7を空孔とすることによってフラックスバリア7に遠心力の応力が集中する。このため、図1に示すようにフラックスバリア7は、応力が緩和するように丸みを持つ形状に設定することが好ましい。
The
And in the
In the case of a high-speed motor such as the
ステータ3は、ロータ2の周面に対向配置されると共にロータの回転を制御するための電機子巻線を内部に収容するものである。なお、電機子巻線は、ロータ2の周方向に等ピッチで複数設けられている。そして、電機子巻線の数は、第1の極5及び第2の極6のロータ2の周方向における広さ等を考慮して設定されている。
The
なお、図1においては示されていないが、本実施形態のモータ100は、ステータ3を覆って支持するケーシングを備えても良い。
Although not shown in FIG. 1, the
このような構成を有する本実施形態のモータ100においては、外部の直流電源からインバータを介して交流電力がステータ3内部の電機子巻線に供給されることによって、ロータ2が回転駆動され、回転動力がシャフト1を介して外部に取り出される。
In the
以上のような本実施形態のモータ100によれば、第1の極5が、ステータ側がS極とされかつシャフト側がN極とされた永久磁石10(第1外側永久磁石11及び第1内側永久磁石13)によって構成され、第2の極6が、ステータ側がN極とされかつシャフト側がS極とされた永久磁石10(第2外側永久磁石12及び第2内側永久磁石14)によって構成されている。つまり、本実施形態のモータ100は、極として第1の極5及び第2の極6とを1つずつのみ備える、いわゆる2極モータである。
ステータ3の電機子巻線に交流電力を供給するインバータの駆動周波数は、モータの極数に比例して高くなる。したがって、本実施形態のモータ100のように、最低限の極数とすることによって、インバータの駆動周波数を、例えば4極以上のモータに対して低減させることができる。
よって、本実施形態のモータ100によれば、永久磁石同期モータにおいて、必要とされるインバータの駆動周波数を低減させることが可能となり制御を容易とすることが可能となる。
According to the
The drive frequency of the inverter that supplies AC power to the armature winding of the
Therefore, according to the
また、本実施形態のモータ100によれば、第1の極5及び第2の極6が、ロータ2の周面側に配置される外側部5a,6aと、ロータ2の径方向から見て外側部5a,6aと重ねて配置されると共にロータ2のシャフト側にされる内側部5b,6bとを備える。
第1の極5あるいは第2の極6によってステータ3に対して作用される磁力は、外側部5a,6aからステータ3に向かう磁束と内側部5b,6bからのステータ3に向かう磁束との両方の磁束に影響を受ける。このため、ステータ3に対して作用させる磁力が定まっている場合には、第1の極5及び第2の極6を外側部5a,6aと内側部5b,6bとに分けることによって、内側部5b,6b及び外側部5a,6aを構成する各永久磁石(第1外側永久磁石11、第2外側永久磁石12、第1内側永久磁石13及び第2内側永久磁石14)の大きさを、外側部5a,6aと内側部5b,6bとに分けない場合の第1の極及び第2の極を構成する永久磁石よりも小型化することができる。
そして、第1の極5及び第2の極6を外側部5a,6aと内側部5b,6bとに分けた場合には、内側部5b,6bが受ける遠心力による応力が外側部5a,6aよりも小さくなるため、第1の極5及び第2の極6が全体として受ける遠心力による応力が、内側部と外側部とに分けない場合と比較して小さくなる。
よって、本実施形態のモータ100によれば、ロータ2に作用する遠心力による応力を緩和することによってシャフト1の高速回転に対する耐久性を向上させることが可能となる。
Further, according to the
The magnetic force applied to the
And when the
Therefore, according to the
したがって、本実施形態のモータ100によれば、永久磁石同期モータにおいて、必要とされるインバータの駆動周波数を低減させることによって制御を容易とすると共に、ロータ2に作用する遠心力による応力を緩和することによってシャフト1の高速回転に対する耐久性を向上させることが可能となる。
Therefore, according to the
また、本実施形態のモータ100によれば、第1の極5の外側部5a及び内側部5bと、第2の極6の外側部6a及び内側部6bとがロータ2の周面に沿ってステータ側及びシャフト側が湾曲された形状を有している。
ステータ3に作用する磁力を確保するために、第1の極5の外側部5a及び内側部5bと、第2の極6の外側部6a及び内側部6bとの面積をロータ2の周方向にできるだけ広くする必要があるが、汎用の棒磁石を用いて第1の極5の外側部5a及び内側部5bと、第2の極6の外側部6a及び内側部6bとの面積を広くすると、棒磁石が直線状に長く延在することとなるために、当該棒磁石をロータコア4内に収容するためにはロータコア4が肉厚となる。
これに対して、第1の極5の外側部5a及び内側部5bと、第2の極6の外側部6a及び内側部6bとの形状を、ロータ2の周面に沿ってステータ側及びシャフト側が湾曲された形状とすることによって、第1の極5の外側部5a及び内側部5bと、第2の極6の外側部6a及び内側部6bとの面積を広く確保しながらロータコア4の肉厚を薄くすることができる。
よって、本実施形態のモータ100によれば、ロータコア4を径方向に薄肉化させ、ロータ2に作用する遠心力を低減させることが可能となる。
Further, according to the
In order to ensure the magnetic force acting on the
On the other hand, the shapes of the
Therefore, according to the
また、永久磁石同期モータにおいては、ロータ2が回転している際にステータの電機子巻線に生じる誘起電圧を測定し、当該測定結果からロータ2の回転を制御する場合があるが、本実施形態のモータ100においては、第1の極5の外側部5a及び内側部5bと、第2の極6の外側部6a及び内側部6bとがロータ2の周面に沿ってステータ側及びシャフト側が湾曲された形状を有しているため、測定される誘起電圧が正弦波化し、より正確にロータ2の回転を制御することが可能となる。
In the permanent magnet synchronous motor, an induced voltage generated in the armature winding of the stator when the
なお、本実施形態のモータ100が備える永久磁石10(第1外側永久磁石11、第2外側永久磁石12、第1内側永久磁石13及び第2内側永久磁石14)は、第1の極5及び第2の極6を構成するため、ロータ2の周方向において160°の範囲に設置され、ロータ2の長さ方向(シャフト1の延在方向)において、ロータ2の長さと略等しい長さを有している。
このため、このような大きさの湾曲した永久磁石を製造する場合には、歩留まりが悪いことが想定される。したがって、図2及び図3に示すように、永久磁石10(第1外側永久磁石11、第2外側永久磁石12、第1内側永久磁石13及び第2内側永久磁石14)をロータの周方向に2分あるいは3分しても良い。つまり、第1の極5の外側部5a及び内側部5bと、第2の極6の外側部6a及び内側部6bとを、ロータ2の周面に沿ってステータ側及びシャフト側が湾曲された形状の小型の永久磁石10aをロータ2の周方向に複数配列することによって構成するようにしても良い。
このような構成を採用することによって、1つ1つの永久磁石の大きさが小さくなり、永久磁石の歩留まりが向上すると共に破損した場合であっても破損箇所のみを交換すれば良いこととなるため、低価格にて本実施形態のモータ100を製造することが可能となる。
なお、永久磁石10は、(第1外側永久磁石11、第2外側永久磁石12、第1内側永久磁石13及び第2内側永久磁石14)のいずれかがロータ2の周方向に分割されていても良い。
Note that the permanent magnet 10 (the first outer
For this reason, when manufacturing the permanent magnet of such a magnitude | size, it is assumed that a yield is bad. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, the permanent magnets 10 (the first outer
By adopting such a configuration, the size of each permanent magnet is reduced, the yield of the permanent magnet is improved, and even if it is damaged, only the damaged portion needs to be replaced. The
One of the permanent magnets 10 (first outer
さらに、図4及び図5に示すように、永久磁石10(第1外側永久磁石11、第2外側永久磁石12、第1内側永久磁石13及び第2内側永久磁石14)をロータの長さ方向(シャフト1の延在方向)に2分あるいは3分しても良い。つまり、第1の極5の外側部5a及び内側部5bと、第2の極6の外側部6a及び内側部6bとを、ロータ2の周面に沿ってステータ側及びシャフト側が湾曲された形状の小型の永久磁石10bをロータ2の長さ方向に複数配列することによって構成するようにしても良い。
このような構成を採用した場合も、1つ1つの永久磁石の大きさが小さくなり、永久磁石の歩留まりが向上すると共に破損した場合であっても破損箇所のみを交換すれば良いこととなるため、低価格にて本実施形態のモータ100を製造することが可能となる。
なお、永久磁石10は、第1外側永久磁石11、第2外側永久磁石12、第1内側永久磁石13及び第2内側永久磁石14のいずれかのみがロータ2の長さ方向に分割されていても良い。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the permanent magnets 10 (first outer
Even when such a configuration is adopted, the size of each permanent magnet is reduced, the yield of the permanent magnet is improved, and even if the permanent magnet is damaged, only the damaged portion needs to be replaced. The
In the
なお、図4及び図5に示すように、永久磁石10がシャフト1の延在方向に複数分割される場合には、図6及び図7に示すように、各永久磁石10bをロータ2の周方向に互いにずれて配置して、ロータ2にスキューを施すことが好ましい。
このようにロータ2にスキューを施すことによって、例えばモータ100の振動や騒音を低減させることが可能となる。
As shown in FIGS. 4 and 5, when the
Thus, by skewing the
さらに、図8に示すように、外側部5a及び内側部5bによって構成された2つの第1の極5と、外側部6a及び内側部6bによって構成された2つの第2の極6とを、ロータ2の周方向に沿って交互に配置することによって、モータ100を、4極の永久磁石同期モータにしてもよい。すなわち、モータ100では、ロータ2に配置する第1の極5及び第2の極6を各1つに限定せず、複数配置するようにしてもよい。この際、第1の極5及び第2の極6のそれぞれの両端部に接するようにフラックスバリア7を設ける。
Further, as shown in FIG. 8, two
このように、モータ100では、図8に示す構成にする、すなわち極数を増やすことによって、ロータ2の回転速度を上昇することが出来る為、小型でありながら高速回転可能なモータを実現することが出来る。また、モータ100では、フラックスバリア7が丸みを持つ形状であることによって、回転速度の上昇に伴って増大する遠心力の応力を緩和することが出来る為、従来よりも高速回転に耐えることが出来る。さらに、モータ100では、フラックスバリア7によって、ロータ2の内部に集中してしまう磁束(漏れ磁束)、すなわちロータ2の回転に寄与出来ない磁束を低減することが出来る為、磁力を効果的に使用して、ロータ2を回転することが出来る。このように、モータ100では、磁力を効果的に使用することによって、永久磁石10を小型化することが出来る為、モータ自身をさらに小型化することが出来る。
そして、このようなモータ100を発電機として、ターボを設置した高速回転ジェネレータへ適用することによって、小型の高速回転ジェネレータを実現することが可能になる為、エンジンルーム等が限られたスペースであったとしても、当該スペースへ高速回転ジェネレータを設置することが可能になる。
Thus, in the
By applying such a
以上、添付図面を参照しながら本発明に係るモータの好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiment of the motor according to the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the above embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
100……モータ、1……シャフト、2……ロータ、3……ステータ、4……ロータコア、5……第1の極、5a……外側部、5b……内側部、6……第2の極、6a……外側部、6b……内側部、7……フラックスバリア、10……永久磁石、11……第1外側永久磁石、12……第2外側永久磁石、13……第1内側永久磁石、14……第2内側永久磁石
100 ...... Motor, 1 ... Shaft, 2 ... Rotor, 3 ... Stator, 4 ... Rotor core, 5 ... First pole, 5a ... Outer part, 5b ... Inner part, 6 ... Second Poles, 6a ... outer side, 6b ... inner side, 7 ... flux barrier, 10 ... permanent magnet, 11 ... first outer permanent magnet, 12 ... second outer permanent magnet, 13 ... first Inner permanent magnet, 14 …… Second inner permanent magnet
Claims (7)
前記ステータ側がS極とされかつ前記シャフト側がN極とされた複数の前記永久磁石によって構成される第1の極と、
前記ステータ側がN極とされかつ前記シャフト側がS極とされた複数の前記永久磁石によって構成される第2の極とを備え、
前記第1の極及び前記第2の極の少なくとも一方は、前記ロータの周面側に配置される外側部と、前記ロータの径方向から見て該外側部と重ねて配置されると共に前記ロータのシャフト側に配置される内側部とを備える
ことを特徴とするモータ。 A cylindrical rotor that houses a plurality of permanent magnets that are annularly arranged with the shaft at the center and a shaft inserted in the center, and is disposed opposite to the circumferential surface of the rotor and controls the rotation of the rotor A motor including a stator that houses an armature winding for
A first pole constituted by a plurality of the permanent magnets having the stator side as an S pole and the shaft side as an N pole;
A second pole constituted by a plurality of the permanent magnets having the stator side as an N pole and the shaft side as an S pole;
At least one of the first pole and the second pole is disposed so as to overlap with an outer portion disposed on the circumferential surface side of the rotor and the outer portion as viewed from the radial direction of the rotor. An inner portion disposed on the shaft side of the motor.
A plurality of the first poles and a plurality of the second poles are provided, and the first poles and the second poles are alternately arranged along a circumferential direction of the rotor. Item 7. The motor according to any one of Items 1 to 6.
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WO2016146910A1 (en) * | 2015-03-16 | 2016-09-22 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Rotor of a rotary electric machine with optimised placement of attachment means |
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2009
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