JP2011217602A - 永久磁石を備える、磁束収束タイプの同期回転電気機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 このロータ(11)は、ロータの磁性体に設けられている複数の第1のスロット(E1)の各々に受容されている永久磁石(PM)によって形成されている、交互に配置された複数のN磁極とS磁極とを備えている。各磁極は、その磁極を画定している2つの連続する永久磁石の間で、その磁極の磁性体内に概ね放射状に設けられた第2のスロット(E3)を有している。本発明によれば、各磁極は、ロータの、第2のスロットの両側の磁性体間の連絡部を形成している部分(BR)を有している。この連絡部を形成している部分は、永久磁石の幅の寸法値の約1倍以下の磁性体高さを有している。
【選択図】図6a
Description
Ba=μa・Ha+Br (1)
この式において、Baは、永久磁石PMの磁気誘導(磁束密度)であり、Haは、永久磁石PMに印加される磁界であり、Brは、永久磁石PMの残留磁気誘導であり、μaは、永久磁石PMの透磁率である。
Ba=Br/λ (2)
この式において、λは、最小値λminと最大値λmaxとの間の値を有する定数である。最小値λminおよび最大値λmaxは、NdFeB系の永久磁石PMの場合には、次のように定められる。
λmin=1.7
λmax=2.5
Ra=la/(μ0・ha・L25) (3)
この式において、図2に示すように、la、ha、L25は、それぞれ永久磁石PMの幅、高さ、長さである。
Hc=Br/μa (4)
φa=Ba・L25・ha (5)
φa=FMM/(Ra+Rf) (6)
FMM=Br・la/μa (7)
Ba・L25・ha=(Br・la/μa)/(Ra+Rf) (8)
Ra+Rf=〔la/(μa・L25・ha)〕(Br/Ba) (9)
Ra+Rf=Ra・λ (10)
Rf/Ra=λ−1 (11)
λmin−1≦Rf/Ra≦λmax−1 (12)
0.7≦Rf/Ra≦1.5 (13)
0.3≦Rf/Ra≦3 (14)
11 ロータ
101、E10 リセス
A 駆動シャフト
B1、B2 先端部
BR 連絡部を形成している部分
CF 面取り部
E1、E2、E3、E4 スロット
E11、E12 磁気抵抗空間
E30 上部台形部分
E31 下方部分
F.M.M 起磁力源
ha、H 高さ
la 幅
L 長さ
LB 深さ
LC 磁力線
P 動作点
PM 永久磁石
R 半径
Ra 内部磁気抵抗
Rb1、Rb2、Rf、Rh 磁気抵抗
S 狭窄部
α 傾斜角
Claims (10)
- ステータ巻線を有するステータ(10)とロータ(11)とを備えている回転電気機械であって、
前記ロータは、磁束収束タイプとして知られている概ね放射状の構造に配置された、複数の永久磁石(PM)によって形成されている、互い違いの複数のN磁極とS磁極とを備えており、複数の第1のスロット(E1)が、前記ロータ(11)の磁性体に設けられており、この第1のスロット(E1)の各々は、前記永久磁石(PM)の1つを受容しており、前記ロータは、前記N磁極およびS磁極の各々において、その磁極を画定している2つの連続する永久磁石(PM)の間で、その磁極の磁性体内に概ね放射状に設けられた第2のスロット(E3)を有しており、第2のスロット(E3)は、前記ロータ(11)の機械的慣性の低減に関与しており、前記ロータは、N磁極およびS磁極の各々において、前記ロータ(11)の第2のスロット(E3)の両側の磁性体間の連絡部を形成している部分(BR)を有しており、前記永久磁石(PM)は、前記ロータ(11)の半径方向の高さ(ha)、前記ロータ(11)の軸方向の長さ(L25)、およびあらかじめ定められた寸法値の幅(la)を有する、概ね矩形状を呈している回転電気機械において、前記連絡部を形成している部分(BR)は、前記永久磁石(PM)の幅(la)の寸法の約1倍以下の磁性体の高さ(H)を有していることを特徴とする回転電気機械。 - 前記連絡部を形成している部分(BR)の磁性体の高さ(H)は、前記ロータ(11)の磁性体を形成している金属シートパケットの単一の金属シートの厚さの約1倍を超えていることを特徴とする、請求項1に記載の回転電気機械。
- 前記永久磁石(PM)は、前記ロータ(11)の半径方向の高さ(ha)、前記ロータ(11)の軸方向の長さ(L25)、およびあらかじめ定められた寸法値の幅(la)を有する、概ね矩形形状を呈していること、および前記連絡部を形成している部分(BR)は、前記永久磁石(PM)の幅(la)の寸法値の約1.5倍未満の磁性体長さ(L)を有していることを特徴とする、請求項1または2に記載の回転電気機械。
- 前記連絡部を形成している部分(BR)は、前記ロータ(11)の磁性体を形成している金属シートパケットの単一の金属シートの厚さの約1.5倍を超過する磁性体長さ(L)を有していることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電気機械。
- 前記連絡部を形成している部分(BR)は、前記ロータ(11)の外縁面より奥まって形成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転電気機械。
- 前記第2のスロット(E3)は、前記ロータ(11)の機械的慣性の低減に関与する上部台形部分(E30)、および前記ロータ(11)の中心部分を通る磁束の磁束弱め制御に関与する下方部分(E31)を有していることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転電気機械。
- 前記上部部分(E30)は、前記連絡部を形成している部分(BR)に面した短辺を有する、概ね台形を呈していることを特徴とする、請求項6に記載の回転電気機械。
- 前記第2のスロット(E3)は、前記N磁極またはS磁極を画定している2つの連続した永久磁石(PM)間で、中央からずれていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1つに記載の回転電気機械。
- 前記ロータ(11)は、前記第2のスロット(E3)の各々の両側のそれぞれに、前記ロータ(11)の慣性の低減に寄与し、かつ磁力線にほぼ並ぶように配置されている少なくとも1つの第3のスロット(E4)を有していることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の回転電気機械。
- ステータ巻線を有するステータ(10)とロータ(11)とを備えている回転電気機械のロータの寸法を定める方法であって、
前記ロータは、磁束収束構造として知られている概ね放射状に配置された複数の永久磁石(PM)によって形成されている、交互に配置された複数のN磁極とS磁極とを備えており、複数の第1のスロット(E1)が、前記ロータ(11)の磁性体に設けられており、該第1のスロット(E1)の各々は、前記永久磁石(PM)の1つを受容しており、前記ロータは、前記N磁極およびS磁極の各々において、その磁極を画定している2つの連続する永久磁石(PM)の間で、その磁極の磁性体内に概ね放射状に設けられた第2のスロット(E3)を有しており、この第2のスロット(E3)は、前記ロータ(11)の機械的慣性の低減に関与しており、前記ロータは、前記N磁極およびS磁極の各々において、前記ロータ(11)の、前記第2のスロット(E3)の両側の磁性体間の連絡部を形成している部分(BR)を有している方法において、前記連絡部を形成している部分(BR)は、前記回転電気機械によってもたらされる最大機械的トルク(Cmax)と、前記ロータ(11)の最小機械的慣性との間の最適な兼ね合いを得るように、寸法(H、L)が定められていることを特徴とする方法。
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