JP2013094021A - 電動回転機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固定子11は、回転子12に対面する複数本のティース15と、コイルをティースに巻き掛ける空間の複数のスロット18とを有し、回転子には、ティースに磁気力を働かせる一対の永久磁石16がV字に埋め込まれることにより、固定子内の回転子をリラクタンストルクとマグネットトルクにより回転駆動させる電動回転機10であって、固定子側の6つのスロットに対応する回転子側のフラックスバリア17bを含む一対の永久磁石側を1磁極としたときに、回転中心に対する1磁極の磁石開口角度θ3の磁極開口角度θ1に占める割合の開口角度比δが、トルクリプルが最低範囲内に入る、0.762≦δ≦0.816になるように、当該永久磁石側を配置する。
【選択図】図2
Description
P(t)=Eu(t)Iu(t)+Ev(t)Iv(t)+Ew(t)Iw(t)=ωm・τ(t) ……(4)
τ(t)=[Eu(t)Iu(t)+Ev(t)Iv(t)+Ew(t)Iw(t)]/ωm ……(5)
6f=n±m(f:自然数)、s=nαn+mβm、t=nαn−mβm
と、置くと、次式(9)のように表すことができる。
条件1:「cos5ω・L1=0」
条件2:「cos7ω・L1=0」
角周波数(角速度)ω=2π/T=2π/(4L1+2L2) ……(14)
条件1:5ωL1=5・2πL1/(4L1+2L2)=±π/2 ……(15)
条件1A:L1=L2/8
条件2:7ωL1=7・2πL1/(4L1+2L2)=±π/2 ……(16)
条件2A:L1=L2/12
機械角45度=電気角周期T/2
V(m/sec)=2πr・(45°/360°)/(T/2)
=2πr・(45°/360°)/((4L1+2L2)/2)
=r(m)・ω(rad/sec) ……(17)
2L1+L2=π/4ω ……(18)
5次空間高調波=0 ⇒ (L2、L1)=(π/5ω、π/40ω)
7次空間高調波=0 ⇒ (L2、L1)=(3π/14ω、π/56ω)
「θ1=ωL2」と置き換えることができ、各種表示形式では次のように表すことができる。例えば、電動回転機10の8極48スロットモータの構造(1磁極に対して6スロットが対応する構造)では、8極中の2極で1周期であることから、回転子12の機械角1周期の360°回転は電気角4周期に相当し、次の関係式が成り立つことになる。
π/5(rad)≦θ1(機械角)≦3π/14(rad)
36(degree)≦θ1(機械角)≦270/7(degree)
θ1(機械角)=(8極/2極)・θ1(電気角)
144(degree)≦θ1(電気角)≦154.3(degree)
36°≦θ1(機械角)≦38.6° ……(20)
144°≦θ1(電気角)≦154.3° ……(21)
θ1(機械角)=270/7度(38.6°)
自動車で発進後の市街地走行時などの必要とされるトルク常用領域における、トルク、トルクリプル、線間電圧THD(Total Harmonic Distortion:高調波歪率)を導出して比較すると、図8のグラフに示す結果が得られる。
磁石開口角度θ3=29.4°(機械角)=117.6°(電気角)
でトルクリプルと共に線間電圧THDをも低減できることが分かる。
(29.4°/36°)≦θ3/θ1(機械角)≦(29.4°/38.6°)
0.762(76.2%)≦δ≦0.816(81.6%) ……(22)
11 固定子
12 回転子
13 回転軸
15 ステータティース
16 永久磁石
16a 角部
17 V字空間
17b フラックスバリア
18 スロット
20 センタブリッジ
θ1 磁極開口角度
θ3 磁石開口角度
Claims (2)
- 軸心の回転軸を一体回転させる回転子と、該回転子を回転自在に収容する固定子と、を備えて、
前記固定子は、前記回転子の周回回転する外周面に向かって延在して該外周面に内周面側を対面させる複数本のティース部と、駆動電力を入力するコイルを前記ティース部に巻き掛ける空間であって該ティース部間に形成される複数のスロットと、を有し、
前記回転子には、前記ティース部の対向面に対する磁気力を働かせるように埋め込まれた複数の永久磁石と、該永久磁石の側方隣接箇所での磁束の回り込みを制限するように形成されている複数のフラックスバリアと、を有することにより、
前記コイルへの通電時に発生する、前記ティース部内、当該ティース部背面側および前記回転子内を磁束が通過することによるリラクタンストルクおよび前記永久磁石との間で働く吸引力または反発力のマグネットトルクにより前記固定子内の前記回転子を回転駆動させる電動回転機であって、
前記回転子側の1組の前記永久磁石および前記フラックスバリアと前記固定子側の1組の前記スロットとが対応する構成で、該1組のフラックスバリアを含む永久磁石側を1磁極としたときに、
前記回転子の回転中心に対する、前記1磁極の前記フラックスバリアの外端部を含む磁極開口角度における前記1磁極の前記永久磁石の外端部の磁石開口角度の占める割合が、
トルクの変動幅であるトルクリプルが最低範囲内に入るように、当該永久磁石側が配置されていることを特徴とする電動回転機。 - 前記回転子側には、当該外周面側に向かってV字型に開くように一対で前記1組の永久磁石を埋め込んで前記1磁極が構成され、
前記固定子側には、6つで前記1組のスロットが構成されており、
前記磁石開口角度/前記磁極開口角度の開口角度比δが、
0.762≦δ≦0.816
の範囲内になるように前記1磁極が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電動回転機。
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