JP2010088286A - モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】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、永久磁石10とロータ2の周面との間にフラックスバリア7bを備える。
【選択図】図1
Description
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。
つまり、本発明のモータは、環状に配列される磁石が第1の極あるいは第2の極のいずれかを構成し、さらに第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。
このため、第1の極及び第2の極の磁束を効率的にステータに向けることが可能となり、薄い永久磁石においてもロータを回転させるために十分な磁力を得ることが可能となる。よって、永久磁石をロータの径方向に薄くすることが可能となり、その分ロータの厚みが増え、ロータの剛性が向上する。
このため、剛性の低いフラックスバリアを備える場合であってもロータにおける剛性を確保することが可能となる。
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。
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。
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。
そして、第1の極5が第1永久磁石11によって構成され、第2の極6が第2永久磁石12によって構成されている。つまり、第1の極5は、ステータ側がS極とされかつシャフト側がN極とされた単一の永久磁石10(第1永久磁石11)によって構成されると共に、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。
また、第2の極6は、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であって第1の極5を構成する永久磁石10を除く全ての永久磁石10(すなわち第2永久磁石12)によって構成されると共に、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。
なお、本実施形態のモータ100においては、第1の極5及び第2の極6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。
フラックスバリア7は、磁気抵抗の高い領域であり、第1の極5及び第2の極6における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。つまり、フラックスバリア7は、第1の極5のN極からS極への磁束漏れ及び第2の極6のN極からS極への磁束漏れを抑制するものである。
このような構成を採用することによって、ロータ2の剛性をより向上させることが可能となる。
なお、充填物としては、例えば強化プラスチックを用いることができる。
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。
このため、第1の極5及び第2の極6の磁束を効率的にステータ3に向けることが可能となり、薄い永久磁石10においてもロータ2を回転させるために十分な磁力を得ることが可能となる。よって、永久磁石10をロータ2の径方向に薄くすることが可能となり、その分ロータ2の厚みが増え、ロータ2の剛性が向上する。
このため、剛性の低い外側フラックスバリア7bを備える場合であってもロータ2における剛性を確保することが可能となる。
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、永久磁石10(第1永久磁石11及び第2永久磁石12)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及び第2の極6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。また、永久磁石10(第1永久磁石11及び第2永久磁石12)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及び第2の極6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永久磁石11及び第2永久磁石12のいずれか一方のみがロータ2の周方向あるいはロータ2の長さ方向に分割されていても良い。
また、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、分割された各永久磁石をロータ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。
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。
Claims (6)
- 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前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、
前記ステータ側がS極とされかつ前記シャフト側がN極とされた単一あるいは連続して配列された棒状あるいは半月形状の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極とされた前記永久磁石であって前記第1の極を構成する前記永久磁石を除く全ての前記永久磁石によって構成される第2の極と、
前記ロータ内部に形成されると共に前記永久磁石と前記ロータの周面との間に配置されるフラックスバリアと
を備えることを特徴とするモータ。 - 前記フラックスバリアを複数備えることを特徴とする請求項1記載のモータ。
- 前記フラックスバリアは、前記ロータ内部に形成された空孔であることを特徴とする請求項1または2記載のモータ。
- 前記空孔は、前記シャフトの延在方向と直交する断面形状が楕円形状とされていることを特徴とする請求項3記載のモータ。
- 前記空孔に充填される充填物を備えることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載のモータ。
- 複数の前記第1の極及び複数の前記第2の極を備え、当該第1の極及び当該第2の極が前記ロータの周方向に沿って交互に配置されていることを特徴とする請求項1〜5いずれかに記載のモータ。
Priority Applications (1)
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JP2009070496A JP2010088286A (ja) | 2008-09-02 | 2009-03-23 | モータ |
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Publications (1)
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ID=42251680
Family Applications (1)
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Citations (3)
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JPH10285851A (ja) * | 1997-04-07 | 1998-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石型モータ |
JP2000116041A (ja) * | 1998-09-29 | 2000-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石形モータ及びその製造方法 |
JP2002027690A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石電動機 |
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2009
- 2009-03-23 JP JP2009070496A patent/JP2010088286A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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JPH10285851A (ja) * | 1997-04-07 | 1998-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石型モータ |
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