JP2014007853A

JP2014007853A - Motor

Info

Publication number: JP2014007853A
Application number: JP2012141637A
Authority: JP
Inventors: Masaru Takashima; 大高島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2014-01-16

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more effectively utilize reluctance torque by increasing a peak value of total torque of magnet torque and the reluctance torque.SOLUTION: A motor includes: a rotor 4 which has permanent magnet parts 10a, 10b forming different magnetic poles alternately; and a stator 2 which has an armature coil 6. Each of the permanent magnet parts 10a, 10b has a plurality of magnets 11a, 11b, 12a, 12b. The plurality of magnets 11a, 11b, 12a, 12b form magnetic flux distribution asymmetrical to a straight line passing though a rotation axis of the rotor 4 and the center of each of the permanent magnet parts 10a, 10b so that the magnetic poles formed by the permanent magnet parts 10a, 10b move to an advance angle side.

Description

本発明は、永久磁石を備える電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor including a permanent magnet.

永久磁石を用いた同期モータ（永久磁石同期モータ）は、ロータ内部で２次銅損が発生する誘導モータに比べて、励磁損失もなく、トルク／電流、効率の面で優れている。永久磁石同期モータのうち、永久磁石がロータ内部に埋め込まれている埋込永久磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）は、ステータ巻線が作る磁束が通る磁路の磁気抵抗の違いから、ｑ軸インダクタンス（Ｌｑ）がｄ軸インダクタンス（Ｌｄ）よりも大きくなる突極性を示す。埋込永久磁石同期モータは、この突極性によってリラクタンストルクを発生するため、磁石トルクに加えてリラクタンスも併用することにより、高トルク化が可能であることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。 A synchronous motor using a permanent magnet (permanent magnet synchronous motor) is superior in torque / current and efficiency as compared with an induction motor in which a secondary copper loss occurs in the rotor without excitation loss. Among permanent magnet synchronous motors, an embedded permanent magnet synchronous motor (IPMSM) in which a permanent magnet is embedded in a rotor has a q-axis inductance (Lq) due to a difference in magnetic resistance of a magnetic path through which a magnetic flux generated by a stator winding passes. ) Indicates a saliency that is larger than the d-axis inductance (Ld). Since the embedded permanent magnet synchronous motor generates reluctance torque by this saliency, it is known that high torque can be achieved by using reluctance in addition to magnet torque (for example, non-patent document). 1).

武田洋次、外３名、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、株式会社オーム社、平成２３年１２月５日、第１版第１２刷発行、p. ２−８Yoji Takeda, 3 others, “Design and Control of Embedded Magnet Synchronous Motor”, Ohm Co., Ltd., December 5, 2011, 1st edition, 12th edition, p. 2-8

ロータの回転軸に垂直な断面において、永久磁石が、ロータの回転軸と永久磁石の中心を通る直線に対して左右対称な磁束分布を形成している場合、リラクタンストルクの正のピークは、磁石トルクの正のピークから電気角で４５度進角側へずれる。よって、磁石トルクとリラクタンストルクの合計トルクのピーク値は、磁石トルクのピーク値とリラクタンストルクのピーク値とを合算した値よりも小さくなる。磁石トルクの正のピークが発生する電気角をリラクタンストルクの正のピークが発生する電気角に近づけることができれば、磁石トルクとリラクタンストルクの合計トルクのピーク値が大きくなるので、リラクタンストルクを更に有効に利用することができる。 In the cross section perpendicular to the rotor rotation axis, if the permanent magnet forms a magnetic flux distribution symmetrical to the straight line passing through the rotor rotation axis and the center of the permanent magnet, the reluctance torque positive peak is It shifts from the positive peak of torque to the advance side by 45 degrees in electrical angle. Therefore, the peak value of the total torque of the magnet torque and the reluctance torque is smaller than the sum of the peak value of the magnet torque and the peak value of the reluctance torque. If the electrical angle at which the positive peak of the magnet torque is generated can be brought close to the electrical angle at which the positive peak of the reluctance torque is generated, the peak value of the total torque of the magnet torque and the reluctance torque will increase, so the reluctance torque will be more effective. Can be used.

本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、磁石トルクとリラクタンストルクの合計トルクのピーク値を大きくしてリラクタンストルクを更に有効に利用することが可能な電動機を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric motor capable of using the reluctance torque more effectively by increasing the peak value of the total torque of the magnet torque and the reluctance torque. That is.

上記目的を達成するための本発明の実施態様は、相異なる磁極を交互に形成する永久磁石部を有するロータと、電機子コイルを有するステータとを備える電動機である。永久磁石部の各々は複数の磁石を有する。複数の磁石は、永久磁石部が形成する磁極が進角側に移動するように、ロータの回転軸と永久磁石部の各々の中心を通る直線に対して左右非対称な磁束分布を形成している。 In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is an electric motor including a rotor having permanent magnet portions alternately forming different magnetic poles and a stator having an armature coil. Each of the permanent magnet portions has a plurality of magnets. The plurality of magnets form a magnetic flux distribution that is asymmetrical with respect to a straight line passing through the center of each of the rotation shaft of the rotor and the permanent magnet portion so that the magnetic pole formed by the permanent magnet portion moves toward the advance side. .

上記した電動機によれば、磁石トルクのピークが進角側に移動するため、磁石トルクのピークが発生する電気角をリラクタンストルクのピークが発生する電気角に近づけることができる。よって、磁石トルクとリラクタンストルクの合計トルクのピーク値を大きくしてリラクタンストルクを有効に利用することができる。 According to the above-described electric motor, since the peak of the magnet torque moves to the advance side, the electrical angle at which the peak of the magnet torque is generated can be brought close to the electrical angle at which the peak of the reluctance torque is generated. Therefore, it is possible to effectively use the reluctance torque by increasing the peak value of the total torque of the magnet torque and the reluctance torque.

図１は、本発明の第１の実施形態に係わる電動機の１極分の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of one pole of the electric motor according to the first embodiment of the present invention. 図２は、図１に示した電動機における磁石トルクＴｍ２、リラクタンストルクＴｒ、及び磁石トルクＴｍ２とリラクタンストルクＴｒの合計トルクＴｔ２と、比較例に係わる磁石トルクＴｍ１、及び磁石トルクＴｍ１とリラクタンストルクＴｒの合計トルクＴｔ１とを示すグラフである。2 shows the magnet torque Tm2, the reluctance torque Tr, the total torque Tt2 of the magnet torque Tm2 and the reluctance torque Tr, the magnet torque Tm1, the magnet torque Tm1, and the reluctance torque Tr according to the comparative example in the electric motor shown in FIG. It is a graph which shows total torque Tt1. 図３は、図１の電動機の鎖交磁束を駆動周波数の次数毎に分離した磁石磁束Φａを示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a magnet magnetic flux Φa obtained by separating the interlinkage magnetic flux of the electric motor of FIG. 1 for each order of the driving frequency. 図４は、図１に示した電動機を制御する制御装置の一例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a control device that controls the electric motor illustrated in FIG. 1. 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ、本発明の第２の実施形態に係わる電動機の１極分の構造を示す断面図である。FIG. 5A and FIG. 5B are cross-sectional views showing the structure of one pole of the electric motor according to the second embodiment of the present invention. 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、本発明の第３の実施形態に係わる電動機の１極分の構造を示す断面図である。FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views showing the structure of one pole of the electric motor according to the third embodiment of the present invention. 図７は、本発明の第４の実施形態に係わる電動機の１極分の構造を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of one pole of an electric motor according to the fourth embodiment of the present invention. 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、それぞれ、本発明の第５の実施形態に係わる電動機の１極分の構造を示す断面図である。FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views showing the structure of one pole of an electric motor according to the fifth embodiment of the present invention. 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、それぞれ、本発明の第６の実施形態に係わり、複数の磁石の配置が永久磁石部１０ａと永久磁石部１０ｂとの間で異なる電動機の１極分の構造を示す断面図である。FIGS. 9 (a) and 9 (b) are respectively related to the sixth embodiment of the present invention, and one pole of an electric motor in which the arrangement of a plurality of magnets is different between the permanent magnet portion 10a and the permanent magnet portion 10b. It is sectional drawing which shows the structure of min.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.

（第１の実施形態）
先ず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係わる電動機の構成を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係わる電動機の１極分の構造を示した部分断面図である。図１に示す電動機は、ロータ４の内部に永久磁石部１０ａ、１０ｂが埋め込まれた所謂、埋込永久磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）と呼ばれる電動機である。 (First embodiment)
First, with reference to FIG. 1, the structure of the electric motor concerning the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a structure for one pole of an electric motor according to a first embodiment of the present invention. The electric motor shown in FIG. 1 is a so-called embedded permanent magnet synchronous motor (IPMSM) in which permanent magnet portions 10 a and 10 b are embedded in the rotor 4.

図１に示す電動機は、外周ケースに固定されたステータ２と、ステータ２の内周側にエアギャップを介して配置され、ロータシャフト３に固定されたロータ４とを備える。ステータ２は、例えば電磁鋼板を積層して形成されたステータコアを有する。電動機は、このステータコアの周方向に等間隔に設けられたスロット５に電機子コイル６が巻き込まれた構造を有する。 The electric motor shown in FIG. 1 includes a stator 2 fixed to an outer peripheral case, and a rotor 4 disposed on the inner peripheral side of the stator 2 via an air gap and fixed to a rotor shaft 3. The stator 2 has a stator core formed by laminating electromagnetic steel plates, for example. The electric motor has a structure in which an armature coil 6 is wound in slots 5 provided at equal intervals in the circumferential direction of the stator core.

一方、ロータ４は、例えばロータシャフト３の軸周りに電磁鋼板を積層することで形成されたロータコア７を有し、ロータコア７の周方向に等間隔に、相異なる磁極を交互に形成する永久磁石部１０ａ、１０ｂが配置された構造を有する。永久磁石部１０ａ、１０ｂは、ステータ２に対してＮ極（一方の磁極）を向けた永久磁石部１０ａと、ステータ２に対してＳ極（他方の磁極）を向けた永久磁石部１０ｂが周方向に交互に配列された構成を有する。図１には、永久磁石部１０ａ、１０ｂの１周期分のみを示している。電機子コイル６に対してロータ４の極対数に対応した駆動周波数の交流を通電することで発生する回転磁界と、ロータ４の永久磁石部１０ａ、１０ｂによって発生する磁石磁界との相互作用により、ロータ４及びロータシャフト３が回転する。 On the other hand, the rotor 4 has a rotor core 7 formed by, for example, laminating electromagnetic steel plates around the axis of the rotor shaft 3, and permanent magnets alternately forming different magnetic poles at equal intervals in the circumferential direction of the rotor core 7. It has a structure in which the portions 10a and 10b are arranged. The permanent magnet portions 10a and 10b are surrounded by a permanent magnet portion 10a having an N pole (one magnetic pole) directed to the stator 2 and a permanent magnet portion 10b having an S pole (the other magnetic pole) directed to the stator 2. It has a configuration arranged alternately in the direction. FIG. 1 shows only one cycle of the permanent magnet portions 10a and 10b. Due to the interaction between the rotating magnetic field generated by energizing the armature coil 6 with an alternating current having a driving frequency corresponding to the number of pole pairs of the rotor 4 and the magnetic field generated by the permanent magnet portions 10a and 10b of the rotor 4, The rotor 4 and the rotor shaft 3 rotate.

永久磁石部１０ａは磁石１１ａ及び磁石１２ａを有し、永久磁石部１０ｂは磁石１１ｂ及び磁石１２ｂを有する。磁石１１ａ及び磁石１２ａは、永久磁石部１０ａが形成する磁極が進角側に移動するように、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心を通る直線に対して左右非対称な磁束分布を形成している。同様に、磁石１１ｂ及び磁石１２ｂは、永久磁石部１０ｂが形成する磁極が進角側に移動するように、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ｂの中心を通る直線に対して左右非対称な磁束分布を形成している。なお、図１におけるロータ４の回転方向は左回りである。 The permanent magnet part 10a has a magnet 11a and a magnet 12a, and the permanent magnet part 10b has a magnet 11b and a magnet 12b. Magnet 11a and magnet 12a form a magnetic flux distribution that is asymmetrical with respect to a straight line passing through the rotation axis of rotor 4 and the center of permanent magnet portion 10a so that the magnetic pole formed by permanent magnet portion 10a moves to the advance side. doing. Similarly, the magnet 11b and the magnet 12b are magnetic fluxes that are asymmetrical with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10b so that the magnetic pole formed by the permanent magnet portion 10b moves to the advance side. A distribution is formed. In addition, the rotation direction of the rotor 4 in FIG. 1 is counterclockwise.

具体的には、永久磁石部１０ａ、１０ｂは、それぞれ、比較的保磁力が大きい磁石（以下、高保磁力磁石１１ａ、１１ｂという。）と、比較的保磁力が小さい磁石（以下、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂという。）とを有する。高保磁力磁石１１ａ、１１ｂの磁束は、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの磁束よりも大きい。高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａは、ほぼ同じ断面形状を有し、ステータ２に対してＮ極を向けて、且つロータ４の半径方向外側の面が互いに向き合う方向に傾斜して配置されている。高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。 Specifically, each of the permanent magnet portions 10a and 10b includes a magnet having a relatively large coercivity (hereinafter referred to as high coercivity magnets 11a and 11b) and a magnet having a relatively small coercivity (hereinafter referred to as low coercivity magnet). 12a and 12b). The magnetic flux of the high coercive force magnets 11a and 11b is larger than the magnetic flux of the low coercive force magnets 12a and 12b. The high coercive force magnet 11a and the low coercive force magnet 12a have substantially the same cross-sectional shape, and are arranged so that the north pole faces the stator 2 and the radially outer surfaces of the rotor 4 are inclined in a direction facing each other. ing. The high coercive force magnet 11a and the low coercive force magnet 12a are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10a.

同様に、高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂは、ほぼ同じ断面形状を有し、ステータ２に対してＳ極を向けて、且つロータ４の半径方向外側の面が互いに向き合う方向に傾斜して配置されている。高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ｂの中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。 Similarly, the high coercive force magnet 11b and the low coercive force magnet 12b have substantially the same cross-sectional shape and are inclined in a direction in which the south pole faces the stator 2 and the radially outer surfaces of the rotor 4 face each other. Are arranged. The high coercive force magnet 11b and the low coercive force magnet 12b are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10b.

高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａは磁束量が異なるため、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心を通る直線に対して左右非対称な磁束分布を形成している。更に、高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａはロータ４の半径方向に対する配置角度が異なり、且つ、高保磁力磁石１１ａの磁束が低保磁力磁石１２ａの磁束よりも大きいため、永久磁石部１０ａの磁石軸（ｄ軸）が進角側に傾斜している。同様に、高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂは磁束量が異なるため、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ｂの中心とを通る直線に対して左右非対称な磁束分布を形成している。更に、高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂはロータ４の回転方向に対する配置角度が異なり、且つ、高保磁力磁石１１ｂの磁束が低保磁力磁石１２ｂの磁束よりも大きいため、永久磁石部１０ｂの磁石軸（ｄ軸）が進角側に傾斜している。 Since the high coercivity magnet 11a and the low coercivity magnet 12a have different magnetic flux amounts, a magnetic flux distribution that is asymmetrical with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10a is formed. Furthermore, since the high coercivity magnet 11a and the low coercivity magnet 12a have different arrangement angles with respect to the radial direction of the rotor 4, and the magnetic flux of the high coercivity magnet 11a is larger than the magnetic flux of the low coercivity magnet 12a, the permanent magnet portion 10a The magnet axis (d-axis) is inclined toward the advance side. Similarly, since the high coercive force magnet 11b and the low coercive force magnet 12b have different magnetic flux amounts, a magnetic flux distribution that is asymmetrical with respect to a straight line passing through the rotating shaft of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10b is formed. Further, the arrangement angle of the high coercivity magnet 11b and the low coercivity magnet 12b with respect to the rotation direction of the rotor 4 is different, and the magnetic flux of the high coercivity magnet 11b is larger than the magnetic flux of the low coercivity magnet 12b. The magnet axis (d-axis) is inclined toward the advance side.

図１には、高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａの磁束量及び高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂが磁束量がそれぞれ等しい場合のｄ軸ＤＡ１及びｑ軸ＤＱ１と、高保磁力磁石１１ａの磁束が低保磁力磁石１２ａの磁束よりも大きく、高保磁力磁石１１ｂの磁束が低保磁力磁石１２ｂの磁束よりも大きい場合のｄ軸ＤＡ２及びｑ軸ＤＱ２とを示す。図１に示すように高保磁力磁石１１ａ、１１ｂと低保磁力磁石１２ａ、１２ｂをＶ字状に配置した場合、遅角側に配置された高保磁力磁石１１ａ、１１ｂの磁束を進角側に配置された低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの磁束よりも大きくすることにより、ｄ軸及びｑ軸を進角側に傾斜させることができる。このため、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極を進角側に移動させることができる。 FIG. 1 shows the d-axis DA1 and q-axis DQ1 when the magnetic flux amounts of the high coercivity magnet 11a and the low coercivity magnet 12a and the high coercivity magnet 11b and the low coercivity magnet 12b are equal to each other, and the high coercivity magnet 11a. The d-axis DA2 and the q-axis DQ2 in the case where the magnetic flux is larger than the magnetic flux of the low coercive force magnet 12a and the magnetic flux of the high coercive force magnet 11b is larger than the magnetic flux of the low coercive force magnet 12b. As shown in FIG. 1, when the high coercivity magnets 11a, 11b and the low coercivity magnets 12a, 12b are arranged in a V shape, the magnetic fluxes of the high coercivity magnets 11a, 11b arranged on the retard side are arranged on the advance side. By making it larger than the magnetic flux of the low coercive force magnets 12a and 12b, the d-axis and the q-axis can be inclined toward the advance side. For this reason, the magnetic pole which permanent magnet part 10a, 10b forms can be moved to the advance side.

なお、高保磁力磁石１１ａ、１１ｂとしては、例えばＮｄＦｅＢ磁石などを用いることができる。また、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂとしては、起磁力が高く、保磁力の比較的小さい磁石、例えばサマリウムコバルト磁石（ＳｍＣｏ）或いはアルニコ磁石（Ａｌｎｉｃｏ）や、保磁力を高めるためのＤｙなどの元素を添加しないネオジウム磁石などを用いることができる。 As the high coercive force magnets 11a and 11b, for example, NdFeB magnets can be used. Further, as the low coercive force magnets 12a and 12b, a magnet having a high magnetomotive force and a relatively small coercive force, such as a samarium cobalt magnet (SmCo) or an alnico magnet (Alnico), or an element such as Dy for increasing the coercive force. A neodymium magnet or the like not added can be used.

図２のグラフは、図１に示した電動機における磁石トルクＴｍ２、リラクタンストルクＴｒ、及び磁石トルクＴｍ２とリラクタンストルクＴｒの合計トルクＴｔ２と、比較例に係わる磁石トルクＴｍ１、及び磁石トルクＴｍ１とリラクタンストルクＴｒの合計トルクＴｔ１とを示す。図２の横軸はｄ軸を０度とする電気角を示す。 The graph of FIG. 2 shows the magnet torque Tm2, the reluctance torque Tr, the total torque Tm2 of the magnet torque Tm2 and the reluctance torque Tr, the magnet torque Tm1, the magnet torque Tm1, and the reluctance torque according to the comparative example. The total torque Tt1 of Tr is shown. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the electrical angle with the d-axis being 0 degrees.

比較例は、図１の電動機において高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａとの磁束量、及び高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂとの磁束量がそれぞれ等しい場合を示す。比較例では、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａ、１０ｂの各々の中心とを通る直線に対して左右対称な磁束分布を形成する。よって、ｄ軸及びｑ軸は進角側に傾斜せず、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極は進角側に移動しない。したがって、比較例に係わる磁石トルクＴｍ１は、電気角が０度において正のピーク値をとる。 The comparative example shows a case where the amount of magnetic flux between the high coercive force magnet 11a and the low coercive force magnet 12a and the amount of magnetic flux between the high coercive force magnet 11b and the low coercive force magnet 12b are equal in the electric motor of FIG. In the comparative example, a magnetic flux distribution that is bilaterally symmetrical with respect to a straight line that passes through the rotating shaft of the rotor 4 and the centers of the permanent magnet portions 10a and 10b is formed. Therefore, the d-axis and the q-axis are not inclined toward the advance side, and the magnetic pole formed by the permanent magnet portions 10a and 10b does not move toward the advance side. Therefore, the magnet torque Tm1 according to the comparative example has a positive peak value when the electrical angle is 0 degree.

これに対して、図１の電動機の場合、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極が進角側に移動するため、磁石トルクＴｍ２は、０度よりも進角側において正のピーク値をとる。図２の例では、０度よりも進角側に４５度だけ移動した角度において正のピーク値をとる。 On the other hand, in the case of the electric motor of FIG. 1, the magnetic torque formed by the permanent magnet portions 10a and 10b moves to the advance side, so the magnet torque Tm2 takes a positive peak value on the advance side from 0 degrees. . In the example of FIG. 2, a positive peak value is obtained at an angle moved by 45 degrees from 0 degrees toward the advance side.

また、図１の電動機と比較例との間で、磁石１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの配置位置に変化は無いため、ｄ軸インダクタンス及びｑ軸インダクタンスに変化は無い。よって、リラクタンストルクＴｒも、図１の電動機と比較例との間で変化はない。 Moreover, since there is no change in the arrangement position of the magnets 11a, 11b, 12a, and 12b between the electric motor of FIG. 1 and the comparative example, there is no change in the d-axis inductance and the q-axis inductance. Therefore, the reluctance torque Tr is not changed between the electric motor of FIG. 1 and the comparative example.

したがって、図１の電動機によれば、磁石トルクＴｍ２の正のピークが発生する電気角をリラクタンストルクＴｒの正のピークが発生する電気角（４５度）に近づけることができる。このため、比較例に係わる合計トルクＴｔ１のピーク値に比べて、図１の電動機に係わる合計トルクＴｔ２のピーク値が大きくなるので、リラクタンストルクＴｒを更に有効に利用することができる。 Therefore, according to the electric motor of FIG. 1, the electrical angle at which the positive peak of the magnet torque Tm2 is generated can be brought close to the electrical angle (45 degrees) at which the positive peak of the reluctance torque Tr is generated. For this reason, since the peak value of the total torque Tt2 related to the electric motor of FIG. 1 becomes larger than the peak value of the total torque Tt1 related to the comparative example, the reluctance torque Tr can be used more effectively.

図３は、ロータ４の鎖交磁束を駆動周波数の次数毎に分離した磁石磁束Φａを示すグラフである。縦軸は、基本波成分で正規化した磁石磁束Φａを示す。低保磁力磁石１２ａ、１２ｂは、電動機の運転条件に応じて、磁束量が変更される可変磁石として機能する。具体的には、駆動周波数の基本波成分に対して駆動周波数の高調波成分を重畳した複合電流を電機子コイル６に通電し、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの着磁状態を複合電流の高調波成分によって制御することで、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの磁束を制御する。このように、図１に示す電動機は、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの着磁状態を制御することによる磁束の可変機構を有する。 FIG. 3 is a graph showing a magnet magnetic flux Φa obtained by separating the interlinkage magnetic flux of the rotor 4 for each order of the driving frequency. The vertical axis represents the magnet magnetic flux Φa normalized with the fundamental wave component. The low coercive force magnets 12a and 12b function as variable magnets whose magnetic flux amount is changed according to the operating conditions of the electric motor. Specifically, the armature coil 6 is energized with a composite current in which the harmonic component of the drive frequency is superimposed on the fundamental component of the drive frequency, and the magnetization state of the low coercivity magnets 12a and 12b is changed to the harmonic of the composite current. By controlling by the wave component, the magnetic flux of the low coercive force magnets 12a and 12b is controlled. Thus, the electric motor shown in FIG. 1 has a magnetic flux variable mechanism by controlling the magnetization state of the low coercivity magnets 12a and 12b.

図３には、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂを高保磁力磁石１１ａ、１１ｂと同じ方向に着磁した場合と、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂを高保磁力磁石１１ａ、１１ｂとは逆の方向に着磁した場合の駆動周波数の次数毎の磁石磁束Φａを示す。高保磁力磁石１１ａ、１１ｂの着磁方向を正の方向とした場合、前述した電動機の可変機構により低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの磁束量を減少させることにより、各高調波成分も減少していることが分かる。よって、磁石磁束Φａの高調波成分の減少から、一意に電動機の可変機構による低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの着磁状態を求めることができる。 In FIG. 3, the low coercivity magnets 12a and 12b are magnetized in the same direction as the high coercivity magnets 11a and 11b, and the low coercivity magnets 12a and 12b are magnetized in the opposite direction to the high coercivity magnets 11a and 11b. The magnet magnetic flux Φa for each order of the drive frequency when magnetized is shown. When the magnetization direction of the high coercivity magnets 11a and 11b is a positive direction, each harmonic component is reduced by reducing the amount of magnetic flux of the low coercivity magnets 12a and 12b by the variable mechanism of the electric motor described above. I understand that. Therefore, the magnetization state of the low coercive force magnets 12a and 12b by the variable mechanism of the electric motor can be uniquely determined from the decrease in the harmonic component of the magnet magnetic flux Φa.

次に、図４を参照して、上記した第１の実施形態に係わる電動機を制御する制御装置の構成を説明する。電動機１００はインバータ１０１を介して直流電源１０２に接続されている。制御装置は、図１の電動機１００を、駆動周波数の基本波及びｎ（ｎは２以上の自然数である）次高調波を用いて制御する。 Next, with reference to FIG. 4, the configuration of a control device that controls the electric motor according to the first embodiment will be described. The electric motor 100 is connected to a DC power source 102 via an inverter 101. The control device controls the electric motor 100 of FIG. 1 using the fundamental wave of the driving frequency and the n-th harmonic (n is a natural number of 2 or more).

制御装置は、インバータ１０１に対してＵ，Ｖ，Ｗ各相の電圧指令値を与えてインバータ１０１の各相アームのスイッチング動作を制御することで、電動機１００の各相の電機子コイル６に極対数に対応した駆動周波数の交流を通電し、電動機１００の動作を制御する。電流センサ１０３は、電機子コイル６へ通電する電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ポジションセンサ１０４は、ロータ４の位置としての回転角θを検出する。ポジションセンサ１０４は、ロータ４の回転角θを微分してロータ４の電気角速度ωを算出する。電流センサ１０３による検出値は、後述する第１制御ブロック３０及び第２制御ブロック４０にフィードバックされる。また、ポジションセンサ１０４による演算値は、第１制御ブロック３０へフィードバックされる。 The control device applies voltage command values for U, V, and W phases to the inverter 101 to control the switching operation of each phase arm of the inverter 101, thereby providing poles to the armature coils 6 of each phase of the electric motor 100. An alternating current having a driving frequency corresponding to the logarithm is energized to control the operation of the electric motor 100. The current sensor 103 detects currents iu, iv, and iw that are supplied to the armature coil 6. The position sensor 104 detects the rotation angle θ as the position of the rotor 4. The position sensor 104 differentiates the rotation angle θ of the rotor 4 to calculate the electrical angular velocity ω of the rotor 4. The value detected by the current sensor 103 is fed back to a first control block 30 and a second control block 40 described later. Further, the calculated value by the position sensor 104 is fed back to the first control block 30.

制御装置は、電動機１００の駆動周波数の基本波に対応した電流制御用の第１制御ブロック３０と、ロータ４が備える低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの着磁状態を制御するための高調波成分に対応した電流制御用の第２制御ブロック４０と、加算器５０とを備える。 The control device converts the first control block 30 for current control corresponding to the fundamental wave of the driving frequency of the electric motor 100 and the harmonic component for controlling the magnetized state of the low coercivity magnets 12 a and 12 b included in the rotor 4. A corresponding second control block 40 for current control and an adder 50 are provided.

第１制御ブロック３０では、電動機１００に対する要求トルクに応じた基本波制御用の電流指令ｉｄ^＊及び電流指令ｉｑ^＊とフィードバック信号との差分を電流制御器３１に入力する。電流制御器３１は、電機子コイル６へ印加する電圧指令を生成する。電流制御器３１により生成された電圧指令は、非干渉制御部３４により生成された電圧指令と合算されて、電圧指令ｖｄ、ｖｑとなる。そして、電流ベクトル制御部３２ａは、電圧指令ｖｄ、ｖｑを、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相分の電圧指令ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに座標変換し、基本波に対応した電圧指令として出力する。電流ベクトル制御部３２ｂは、電流センサ１０３の検出値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの基本波をｄｑ座標系に変換する。ローパスフィルタ３３は、ｄｑ座標系に変換された基本波の検出値ｉｄ、ｉｑから、高調波成分（ノイズ成分）を除去して、前述したフィードバック信号を生成する。 In the first control block 30, the current command id ^* for fundamental wave control corresponding to the required torque for the electric motor 100 and the difference between the current command iq ^* and the feedback signal are input to the current controller 31. The current controller 31 generates a voltage command to be applied to the armature coil 6. The voltage command generated by the current controller 31 is added to the voltage command generated by the non-interference control unit 34 to become voltage commands vd and vq. Then, the current vector control unit 32a performs coordinate conversion of the voltage commands vd and vq into voltage commands vu, vv, and vw for U, V, and W phases, and outputs them as voltage commands corresponding to the fundamental wave. The current vector control unit 32b converts the fundamental waves of the detection values iu, iv, and iw of the current sensor 103 into the dq coordinate system. The low-pass filter 33 removes harmonic components (noise components) from the detection values id and iq of the fundamental wave converted into the dq coordinate system, and generates the above-described feedback signal.

一方、第２制御ブロック４０では、電動機１００の運転状態（回転数）に応じたｎ次の高調波成分制御用の電流指令ｉｄ＿ｎ^＊及び電流指令ｉｑ＿ｎ^＊とフィードバック信号との差分を電流制御器４１に入力する。電流制御器４１は、電機子コイル６へ印加する電圧指令ｖｄ＿ｎ、ｖｑ＿ｎを生成する。そして、電流ベクトル制御部４２ａは、電流制御器４１にて生成された電圧指令ｖｄ＿ｎ、ｖｑ＿ｎを、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相分の電圧指令ｖｕ＿ｎ、ｖｖ＿ｎ、ｖｗ＿ｎに座標変換し、ｎ次高調波成分に対応した電圧指令として出力する。電流ベクトル制御部４２ｂは、電流センサ１０３の検出値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのｎ次高調波をｄｑ座標系の検出値ｉｄ＿ｎ、ｉｑ＿ｎに変換する。ローパスフィルタ４３は、ｄｑ座標系に変換されたｎ次高調波の検出値ｉｄ＿ｎ、ｉｑ＿ｎから基本波成分及びその他の次数の周波数成分（ノイズ成分）を除去して、前述したフィードバック信号を生成する。 On the other hand, the second control block 40, the operating state of the motor 100 current control a difference between the current command ID_n ^* and current command Iq_n ^* and the feedback signal for the n-order harmonic component control according to (rpm) 41 To enter. The current controller 41 generates voltage commands vd_n and vq_n to be applied to the armature coil 6. The current vector control unit 42a performs coordinate conversion of the voltage commands vd_n, vq_n generated by the current controller 41 into voltage commands vu_n, vv_n, vw_n for the U, V, and W phases, and the nth-order harmonics. Output as a voltage command corresponding to the component. The current vector control unit 42b converts the nth-order harmonics of the detection values iu, iv, iw of the current sensor 103 into detection values id_n, iq_n of the dq coordinate system. The low-pass filter 43 removes the fundamental wave component and other order frequency components (noise components) from the detected values id_n and iq_n of the nth-order harmonics converted into the dq coordinate system, and generates the aforementioned feedback signal.

ここで、「ｎ」は２以上の自然数である。また、第１の実施形態では、駆動周波数のｎ次高調波成分の制御ブロックとして、１つの制御ブロック（第２制御ブロック４０）のみを示すが、制御装置は、次数（ｎ）が異なる２つ以上の高調波成分の制御ブロック（第３制御ブロック、第４制御ブロック、・・・）を備えていても構わない。 Here, “n” is a natural number of 2 or more. In the first embodiment, only one control block (second control block 40) is shown as a control block for the n-th harmonic component of the drive frequency, but the control device includes two different orders (n). The above harmonic component control blocks (third control block, fourth control block,...) May be provided.

図示は省略するが、電動機の制御装置は、電動機１００の基本波から永久磁石部１０ａ、１０ｂによる磁石磁束の基本波成分Φａ＿１ｓｔを演算する基本波磁束演算部と、電動機１００のｎ次高調波から磁石磁束のｎ次高調波成分Φａ＿ｎｓｔを演算するｎ次高調波磁束演算部とを備える。 Although not shown in the drawings, the motor control device includes a fundamental magnetic flux computation unit that computes a fundamental wave component Φa_1st of the magnetic flux of the permanent magnets 10a and 10b from the fundamental wave of the motor 100, and an nth-order harmonic of the motor 100. An n-order harmonic magnetic flux calculation unit for calculating an n-order harmonic component Φa_nst of the magnetic flux of the magnet.

「電動機１００の基本波」には、電機子コイル６に流れる電流、電機子コイル６に対して印加される電圧、電機子コイル６から見たインダクタンス、電動機１００に発生するトルク、及びロータ４の位置の基本波が含まれる。「電機子コイル６に流れる電流の基本波」には、電流ベクトル制御部３２ｂによりｄｑ座標系に変換された基本波の検出値ｉｄ、ｉｑが含まれる。「電機子コイル６に対して印加される電圧の基本波」には、電流制御器３１にて生成された電圧指令ｖｄ、ｖｑが含まれる。電機子コイル６から見たインダクタンス、電動機１００に発生するトルク、及びロータ４の位置の基本波は、電機子コイル６に流れる電流の基本波及び電機子コイル６に対して印加される電圧の基本波から、既知の演算手法により算出することができる。或いは、ロータ４の位置の基本波は、ポジションセンサ１０４により検出されたロータ４の回転角θから求めることも可能である。 The “fundamental wave of the motor 100” includes the current flowing through the armature coil 6, the voltage applied to the armature coil 6, the inductance viewed from the armature coil 6, the torque generated in the motor 100, and the rotor 4 Contains the fundamental wave of the position. The “fundamental wave of the current flowing through the armature coil 6” includes the detected values id and iq of the fundamental wave converted into the dq coordinate system by the current vector control unit 32b. The “basic wave of the voltage applied to the armature coil 6” includes the voltage commands vd and vq generated by the current controller 31. The inductance viewed from the armature coil 6, the torque generated in the motor 100, and the fundamental wave of the position of the rotor 4 are the fundamental wave of the current flowing through the armature coil 6 and the basic voltage applied to the armature coil 6. It can be calculated from the wave by a known calculation method. Alternatively, the fundamental wave of the position of the rotor 4 can be obtained from the rotation angle θ of the rotor 4 detected by the position sensor 104.

基本波磁束演算部は、これらの電動機１００の基本波から、既知の演算手法により永久磁石部１０ａ、１０ｂの磁束の基本波成分Φａ＿１ｓｔを演算することができる。例えば（１）式に検出電流ｉｄ、ｉｑ、電圧指令ｖｄ、ｖｑを代入することにより、基本波成分Φａ＿１ｓｔを算出することができる。（１）式において、ｖ_ｑはｑ軸の電圧を示し、Ｒ（ｔ）は電機子コイル６の抵抗、ｔは電機子コイル６の温度を示し、ｉ_ｑはｑ軸の電流を示し、ωはロータ４の角速度を示し、Φａは磁石磁束を示し、Ｌ_ｄは電機子コイル６から見たインダクタンスを示し、ｉ_ｄはｄ軸の電流を示す。 The fundamental wave magnetic flux calculation unit can calculate the fundamental wave component Φa_1st of the magnetic flux of the permanent magnet units 10a and 10b from the fundamental wave of the electric motor 100 by a known calculation method. For example, the fundamental wave component Φa_1st can be calculated by substituting the detected currents id and iq and the voltage commands vd and vq into the equation (1). In equation (1), v _q represents the q-axis voltage, R (t) represents the resistance of the armature coil 6, t represents the temperature of the armature coil 6, i _q represents the q-axis current, and ω represents the angular velocity of the rotor 4, .PHI.a denotes a magnet flux, L _d represents the inductance seen from the armature coils 6, i _d represents a current of d axis.

「電動機１００のｎ次高調波」には、電機子コイル６に流れる電流、電機子コイル６に対して印加される電圧、電機子コイル６から見たインダクタンス、電動機１００に発生するトルク、及びロータ４の位置のｎ次高調波が含まれる。「電機子コイル６に流れる電流のｎ次高調波」には、電流ベクトル制御部４２ｂによりｄｑ座標系に変換されたｎ次高調波の検出値ｉｄ＿ｎ、ｉｑ＿ｎが含まれる。「電機子コイル６に対して印加される電圧のｎ次高調波」には、電流制御器４１にて生成された電圧指令ｖｄ＿ｎ、ｖｑ＿ｎが含まれる。電機子コイル６から見たインダクタンス、電動機１００に発生するトルク、及びロータ４の位置のｎ次高調波は、電機子コイル６に流れる電流のｎ次高調波及び電機子コイル６に対して印加される電圧のｎ次高調波から、既知の演算手法により算出することができる。或いは、ロータ４の位置のｎ次高調波は、ポジションセンサ１０４により検出されたロータ４の回転角θから求めることも可能である。 The “nth harmonic of the motor 100” includes the current flowing through the armature coil 6, the voltage applied to the armature coil 6, the inductance viewed from the armature coil 6, the torque generated in the motor 100, and the rotor. N order harmonics at position 4 are included. The “nth harmonic of the current flowing through the armature coil 6” includes the detected values id_n and iq_n of the nth harmonic converted into the dq coordinate system by the current vector control unit 42b. The “nth harmonic of the voltage applied to the armature coil 6” includes the voltage commands vd_n and vq_n generated by the current controller 41. The inductance viewed from the armature coil 6, the torque generated in the motor 100, and the nth harmonic of the position of the rotor 4 are applied to the nth harmonic of the current flowing through the armature coil 6 and the armature coil 6. Can be calculated by a known calculation method from the n-th harmonic of the voltage. Alternatively, the nth harmonic of the position of the rotor 4 can be obtained from the rotation angle θ of the rotor 4 detected by the position sensor 104.

ｎ次高調波磁束演算部は、これらの電動機１００のｎ次高調波から、既知の演算手法により永久磁石部１０ａ、１０ｂの磁束のｎ次高調波成分Φａ＿ｎｓｔを演算することができる。例えば（１）式に電流検出値ｉｄ＿ｎ、ｉｑ＿ｎ、電圧指令ｖｄ＿ｎ、ｖｑ＿ｎを代入することにより、ｎ次高調波成分Φａ＿ｎｓｔを算出することができる。 The n-order harmonic magnetic flux calculation unit can calculate the n-order harmonic component Φa_nst of the magnetic flux of the permanent magnet units 10a and 10b from the n-order harmonics of the electric motor 100 by a known calculation method. For example, the n-th harmonic component Φa_nst can be calculated by substituting the current detection values id_n and iq_n and the voltage commands vd_n and vq_n into the equation (1).

このようにして、図４の電動機の制御装置は、図３に示したような磁石磁束Φａの基本波成分及びｎ次高調波成分を演算することができる。 In this way, the motor control device of FIG. 4 can calculate the fundamental wave component and the nth-order harmonic component of the magnet magnetic flux Φa as shown in FIG. 3.

第１の実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。 According to the first embodiment, the following operational effects can be obtained.

相異なる磁極を交互に形成する永久磁石部１０ａ、１０ｂの各々が複数の磁石１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを有する。そして、複数の磁石１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極が進角側に移動するように、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａ、１０ｂの各々の中心を通る直線に対して左右非対称な磁束分布を形成している。これにより、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極が進角側に移動することにより、磁石トルクＴｍ２のピークも進角側に移動するため、磁石トルクＴｍ２のピークが発生する電気角をリラクタンストルクＴｒのピークが発生する電気角（４５度）に近づけることができる。よって、磁石トルクＴｍ２とリラクタンストルクＴｒの合計トルクＴｔ２のピーク値を大きくしてリラクタンストルクＴｒを更に有効に利用することが可能となる。 Each of the permanent magnet portions 10a and 10b alternately forming different magnetic poles has a plurality of magnets 11a, 11b, 12a and 12b. And the center of each of the rotating shaft of the rotor 4 and the permanent magnet parts 10a and 10b is such that the magnets 11a, 11b, 12a and 12b move to the advance side of the magnetic poles formed by the permanent magnet parts 10a and 10b. A magnetic flux distribution that is asymmetrical with respect to a straight line passing through is formed. Thereby, since the magnetic pole formed by the permanent magnet portions 10a and 10b moves to the advance side, the peak of the magnet torque Tm2 also moves to the advance side. Therefore, the electrical angle at which the peak of the magnet torque Tm2 is generated is changed to the reluctance torque. It can be close to the electrical angle (45 degrees) at which the Tr peak occurs. Therefore, it is possible to increase the peak value of the total torque Tt2 of the magnet torque Tm2 and the reluctance torque Tr and to use the reluctance torque Tr more effectively.

永久磁石部１０ａ、１０ｂの各々の磁石軸（ｄ軸ＤＡ２、ｑ軸ＤＱ２）を進角側に傾斜させることにより、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極が進角側に移動する。よって、磁石トルクＴｍ２のピークが発生する電気角も進角側に移動するため、磁石トルクＴｍ２のピークが発生する電気角をリラクタンストルクＴｒのピークが発生する電気角に近づけることができる。 By inclining the respective magnet axes (d-axis DA2, q-axis DQ2) of the permanent magnet portions 10a and 10b to the advance side, the magnetic poles formed by the permanent magnet portions 10a and 10b move to the advance side. Therefore, since the electrical angle at which the peak of the magnet torque Tm2 is generated also moves to the advance side, the electrical angle at which the peak of the magnet torque Tm2 is generated can be brought close to the electrical angle at which the peak of the reluctance torque Tr is generated.

複数の磁石に磁束量が異なる磁石１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが含まれることにより、左右非対称な磁束分布を形成して、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極を進角側に移動させることができる。 By including magnets 11a, 11b, 12a, and 12b having different magnetic flux amounts in a plurality of magnets, a magnetic flux distribution that is asymmetrical to the left and right is formed, and the magnetic pole formed by permanent magnet portions 10a and 10b is moved to the advance side. Can do.

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、永久磁石部１０ａ、１０ｂの各々を構成する複数の磁石に、磁束量が異なる磁石１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを含ませるその他の例を説明する。図１の電動機では、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂと高保磁力磁石１１ａ、１１ｂとがＶ字状に配置されていたが、図５（ａ）及び図５（ｂ）の電動機では、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂと高保磁力磁石１１ａ、１１ｂとが直線状に配置されている。また、ステータ２の構成は、図１と同じであるため、図示及び説明を省略する。図６〜図９についても同様である。 (Second Embodiment)
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, other examples in which the magnets 11a, 11b, 12a, and 12b having different magnetic flux amounts are included in the plurality of magnets constituting each of the permanent magnet portions 10a and 10b. Will be explained. In the electric motor shown in FIG. 1, the low coercive force magnets 12a and 12b and the high coercive force magnets 11a and 11b are arranged in a V shape. However, in the electric motors shown in FIGS. Magnets 12a and 12b and high coercive force magnets 11a and 11b are linearly arranged. Moreover, since the structure of the stator 2 is the same as FIG. 1, illustration and description are abbreviate | omitted. The same applies to FIGS.

具体的には、高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａは、ほぼ同じ断面形状を有し、Ｓ極をロータ４の半径方向内側に向けて配置されている。高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。高保磁力磁石１１ａ及び低保磁力磁石１２ａの着磁方向８１ａ、８２ａは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心とを通る直線に対して平行である。 Specifically, the high coercive force magnet 11 a and the low coercive force magnet 12 a have substantially the same cross-sectional shape, and are arranged with the south pole directed radially inward of the rotor 4. The high coercive force magnet 11a and the low coercive force magnet 12a are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10a. Magnetization directions 81a and 82a of the high coercivity magnet 11a and the low coercivity magnet 12a are parallel to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10a.

同様に、高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂは、ほぼ同じ断面形状を有し、Ｓ極をロータ４の半径方向外側に向けて配置されている。高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ｂの中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。高保磁力磁石１１ｂ及び低保磁力磁石１２ｂの着磁方向８１ｂ、８２ｂは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心とを通る直線に対して平行である。 Similarly, the high coercive force magnet 11 b and the low coercive force magnet 12 b have substantially the same cross-sectional shape, and are arranged with the south pole facing outward in the radial direction of the rotor 4. The high coercive force magnet 11b and the low coercive force magnet 12b are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10b. Magnetization directions 81b and 82b of the high coercivity magnet 11b and the low coercivity magnet 12b are parallel to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10a.

高保磁力磁石１１ａ、１１ｂと低保磁力磁石１２ａ、１２ｂをロータ４の回転方向に沿って配列した場合、遅角側に比較的磁束の小さい低保磁力磁石１２ａ、１２ｂを配置し、進角側に比較的磁束の大きい高保磁力磁石１１ａ、１１ｂを配置する。これにより、ｄ軸及びｑ軸を進角側に傾斜させることができる。このため、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極を進角側に移動させることができる。 When the high coercivity magnets 11a and 11b and the low coercivity magnets 12a and 12b are arranged along the rotation direction of the rotor 4, the low coercivity magnets 12a and 12b having a relatively small magnetic flux are arranged on the retard side, and the advance side The high coercive force magnets 11a and 11b having a relatively large magnetic flux are disposed. Thereby, the d-axis and the q-axis can be inclined toward the advance side. For this reason, the magnetic pole which permanent magnet part 10a, 10b forms can be moved to the advance side.

図５（ａ）はロータ４内部に埋め込まれた永久磁石部１０ａ、１０ｂの両端部にフラックスバリア２１ａ、２１ｂが形成されている電動機の例を示し、図５（ｂ）は、永久磁石部１０ａと永久磁石部１０ｂの間のロータ４表面に、エアギャップ２２が形成されている電動機の例を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す電動機は、共に、電磁鋼板で形成されたロータコア７を有するため、リラクタンストルクを発生する。よって、これらの形式の電動機であっても、本発明を適用することにより、リラクタンストルクを更に有効に利用することができる。 FIG. 5A shows an example of an electric motor in which flux barriers 21a and 21b are formed at both ends of the permanent magnet portions 10a and 10b embedded in the rotor 4, and FIG. 5B shows the permanent magnet portion 10a. An example of an electric motor in which an air gap 22 is formed on the surface of the rotor 4 between the magnet and the permanent magnet portion 10b is shown. The electric motors shown in FIGS. 5A and 5B both have a rotor core 7 formed of an electromagnetic steel plate, and therefore generate reluctance torque. Therefore, even with these types of electric motors, the reluctance torque can be used more effectively by applying the present invention.

（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態では、永久磁石部１０ａ、１０ｂを構成する複数の磁石についてその磁束量が異なることにより、ｄ軸及びｑ軸を傾斜させる例を説明した。第３の実施形態では、磁束量が異なるのみならず、複数の磁石の着磁方向をも異なる電動機について図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して説明する。 (Third embodiment)
In the first and second embodiments, the example has been described in which the d-axis and the q-axis are inclined with respect to the plurality of magnets constituting the permanent magnet portions 10a and 10b by different amounts of magnetic flux. In the third embodiment, an electric motor that not only has different magnetic flux amounts but also different magnetization directions of a plurality of magnets will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b).

図６（ａ）に示す電動機において、永久磁石部１０ａ、１０ｂは、それぞれ、高保磁力磁石１１ａ、１１ｂと、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂとを有する。ロータ４内部に埋め込まれた永久磁石部１０ａ、１０ｂの両端部にフラックスバリア２１ａ、２１ｂが形成されている。 In the electric motor shown in FIG. 6A, the permanent magnet portions 10a and 10b have high coercivity magnets 11a and 11b and low coercivity magnets 12a and 12b, respectively. Flux barriers 21 a and 21 b are formed at both ends of the permanent magnet portions 10 a and 10 b embedded in the rotor 4.

高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａは、ほぼ同じ断面形状を有し、直線状に配列されている。高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。進角側に高保磁力磁石１１ａが配置され、遅角側に低保磁力磁石１２ａが配置されている。高保磁力磁石１１ａの着磁方向８１ａは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心とを通る直線に対して平行であるが、低保磁力磁石１２ａの着磁方向８２ａは、その軸がロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心とを通る直線に対し、ロータ４の半径方向外側に向かって進角側に傾斜している。 The high coercive force magnet 11a and the low coercive force magnet 12a have substantially the same cross-sectional shape and are arranged linearly. The high coercive force magnet 11a and the low coercive force magnet 12a are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10a. A high coercivity magnet 11a is disposed on the advance side, and a low coercivity magnet 12a is disposed on the retard side. The magnetization direction 81a of the high coercivity magnet 11a is parallel to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10a. However, the magnetization direction 82a of the low coercivity magnet 12a is A straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10 a is inclined toward the advance side toward the radially outer side of the rotor 4.

一方、高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂは、ほぼ同じ断面形状を有し、直線状に配列されている。高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ｂの中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。進角側に高保磁力磁石１１ｂが配置され、遅角側に低保磁力磁石１２ｂが配置されている。高保磁力磁石１１ｂの着磁方向８１ｂは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ｂの中心とを通る直線に対して平行であるが、低保磁力磁石１２ｂの着磁方向８２ｂは、その軸がロータ４の回転軸と永久磁石部１０ｂの中心とを通る直線に対し、ロータ４の半径方向外側に向かって進角側に傾斜している。 On the other hand, the high coercive force magnet 11b and the low coercive force magnet 12b have substantially the same cross-sectional shape and are arranged linearly. The high coercive force magnet 11b and the low coercive force magnet 12b are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10b. A high coercivity magnet 11b is disposed on the advance side, and a low coercivity magnet 12b is disposed on the retard side. The magnetization direction 81b of the high coercivity magnet 11b is parallel to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10b, but the magnetization direction 82b of the low coercivity magnet 12b is the axis thereof. A straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10b is inclined toward the advance side toward the radially outer side of the rotor 4.

図６（ｂ）に示す電動機において、永久磁石部１０ａ、１０ｂは、それぞれ、高保磁力磁石１１ａ、１１ｂと、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂとを有する。永久磁石部１０ａと永久磁石部１０ｂの間のロータ４表面に、エアギャップ２２が形成されている。 In the electric motor shown in FIG. 6 (b), the permanent magnet portions 10a and 10b have high coercivity magnets 11a and 11b and low coercivity magnets 12a and 12b, respectively. An air gap 22 is formed on the surface of the rotor 4 between the permanent magnet portion 10a and the permanent magnet portion 10b.

高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａは、ほぼ同じ断面形状を有し、直線状に配列されている。高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。進角側に低保磁力磁石１２ａが配置され、遅角側に高保磁力磁石１１ａが配置されている。低保磁力磁石１２ａの着磁方向８２ａは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心とを通る直線に対して平行であるが、高保磁力磁石１１ａの着磁方向８１ａは、その軸がロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａの中心とを通る直線に対し、ロータ４の半径方向外側に向かって進角側に傾斜している。 The high coercive force magnet 11a and the low coercive force magnet 12a have substantially the same cross-sectional shape and are arranged linearly. The high coercive force magnet 11a and the low coercive force magnet 12a are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10a. A low coercivity magnet 12a is disposed on the advance side, and a high coercivity magnet 11a is disposed on the retard side. The magnetization direction 82a of the low coercive force magnet 12a is parallel to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10a, but the magnetization direction 81a of the high coercive force magnet 11a has the axis thereof. A straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10 a is inclined toward the advance side toward the radially outer side of the rotor 4.

一方、高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂは、ほぼ同じ断面形状を有し、直線状に配列されている。高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ｂの中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。進角側に低保磁力磁石１２ｂが配置され、遅角側に高保磁力磁石１１ｂが配置されている。低保磁力磁石１２ｂの着磁方向８２ｂは、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ｂの中心とを通る直線に対して平行であるが、高保磁力磁石１１ｂの着磁方向８１ｂは、その軸がロータ４の回転軸と永久磁石部１０ｂの中心とを通る直線に対し、ロータ４の半径方向外側に向かって進角側に傾斜している。 On the other hand, the high coercive force magnet 11b and the low coercive force magnet 12b have substantially the same cross-sectional shape and are arranged linearly. The high coercive force magnet 11b and the low coercive force magnet 12b are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10b. The low coercivity magnet 12b is disposed on the advance side, and the high coercivity magnet 11b is disposed on the retard side. The magnetization direction 82b of the low coercivity magnet 12b is parallel to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10b, but the magnetization direction 81b of the high coercivity magnet 11b is the axis of the magnetization direction 82b. A straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the center of the permanent magnet portion 10b is inclined toward the advance side toward the radially outer side of the rotor 4.

図６（ａ）及び図６（ｂ）の電動機によれば、ｄ軸及びｑ軸を進角側に傾斜させることができるので、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極を進角側に移動させることができる。よって、磁石トルクのピークが進角側に移動するため、磁石トルクのピークが発生する電気角をリラクタンストルクのピークが発生する電気角に近づけることができる。 According to the electric motors of FIGS. 6A and 6B, the d-axis and the q-axis can be inclined toward the advance side, so that the magnetic poles formed by the permanent magnet portions 10a and 10b are moved toward the advance side. Can be made. Therefore, since the peak of the magnet torque moves to the advance side, the electrical angle at which the peak of the magnet torque is generated can be brought close to the electrical angle at which the peak of the reluctance torque is generated.

以上説明したように、第３の実施形態によれば、永久磁石部１０ａ、１０ｂに着磁方向が異なる磁石１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが含まれることにより、左右非対称な磁束分布を形成して、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極を進角側に移動させることができる。 As described above, according to the third embodiment, the permanent magnet portions 10a and 10b include the magnets 11a, 11b, 12a, and 12b having different magnetization directions, thereby forming an asymmetric magnetic flux distribution. The magnetic poles formed by the permanent magnet portions 10a and 10b can be moved to the advance side.

また、図６（ａ）及び図６（ｂ）の電動機では、永久磁石部１０ａ、１０ｂに、進角側に配置された第１の磁石と、第１の磁石よりも遅角側に配置され、着磁方向の軸がロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａ、１０ｂの中心とを通る直線に対し、ロータ４の半径方向外側に向かって進角側に傾斜した第２の磁石とを含んでいる。ここで、第１の磁石は、図６（ａ）の高保持力磁石１１ａ、１１ｂに相当し、図６（ｂ）の低保磁力磁石１２ａ、１２ｂに相当する。第２の磁石は、図６（ａ）の低保持力磁石１２ａ、１２ｂに相当し、図６（ｂ）の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂに相当する。これにより、左右非対称な磁束分布を形成して、永久磁石部１０ａ、１０ｂが形成する磁極を進角側に移動させることができる。 Further, in the electric motors of FIGS. 6A and 6B, the permanent magnets 10a and 10b are disposed on the retard side with respect to the first magnet disposed on the advance side and the first magnet. And a second magnet inclined in the advance side toward the radially outer side of the rotor 4 with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor 4 and the centers of the permanent magnet portions 10a and 10b. It is out. Here, the first magnet corresponds to the high coercive force magnets 11a and 11b in FIG. 6A, and corresponds to the low coercive force magnets 12a and 12b in FIG. 6B. The second magnet corresponds to the low coercive force magnets 12a and 12b in FIG. 6A, and corresponds to the high coercivity magnets 11a and 11b in FIG. 6B. Thereby, the magnetic flux distribution asymmetrical left and right can be formed, and the magnetic pole formed by the permanent magnet portions 10a and 10b can be moved to the advance side.

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、複数の磁石（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）の磁束量が異なるのみならず、ロータ４の半径方向に対する複数の磁石（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）の配置角度が異なる電動機について図７を参照して説明する。 (Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, not only the amount of magnetic flux of the plurality of magnets (11a, 11b, 12a, 12b) is different, but the arrangement angle of the plurality of magnets (11a, 11b, 12a, 12b) with respect to the radial direction of the rotor 4 is also different. Different motors will be described with reference to FIG.

図７に示す電動機において、永久磁石部１０ａ、１０ｂは、それぞれ、第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂと、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂと、第２の高保磁力磁石１３ａ、１３ｂと、を有する。第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂ、及び低保磁力磁石１２ａ、１２ｂは、図１に示した高保磁力磁石１１ａ、１１ｂ、及び低保磁力磁石１２ａ、１２ｂと同じである。第１の高保磁力磁石１１ａと低保磁力磁石１２ａとは、ロータ４の半径方向に対する配置角度が異なる。同様に、第１の高保磁力磁石１１ｂと低保磁力磁石１２ｂとはロータ４の半径方向に対する配置角度が異なる。図７に示す電動機は、永久磁石部１０ａ、１０ｂを構成する複数の磁石として、更に、第２の高保磁力磁石１３ａ、１３ｂをそれぞれ有する。 In the electric motor shown in FIG. 7, the permanent magnet portions 10a and 10b have first high coercivity magnets 11a and 11b, low coercivity magnets 12a and 12b, and second high coercivity magnets 13a and 13b, respectively. . The first high coercivity magnets 11a and 11b and the low coercivity magnets 12a and 12b are the same as the high coercivity magnets 11a and 11b and the low coercivity magnets 12a and 12b shown in FIG. The first high coercivity magnet 11 a and the low coercivity magnet 12 a are different in the arrangement angle with respect to the radial direction of the rotor 4. Similarly, the first high coercivity magnet 11b and the low coercivity magnet 12b have different arrangement angles with respect to the radial direction of the rotor 4. The electric motor shown in FIG. 7 further includes second high coercivity magnets 13a and 13b as a plurality of magnets constituting the permanent magnet portions 10a and 10b.

第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂの配置角度は、ロータ４の半径方向外側の面が進角側に傾斜し、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの配置角度はロータ４の半径方向外側の面が遅角側に傾斜している。更に、第２の高保磁力磁石１３ａ、１３ｂの配置角度はロータ４の半径方向に対して平行である。また、第２の高保磁力磁石１３ａ、１３ｂは、第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂ、及び低保磁力磁石１２ａ、１２ｂよりもステータ２側に配置されている。第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂの着磁方向８１ａ、８１ｂ及び低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの着磁方向８２ａ、８２ｂは、ロータ４の半径方向に対して傾斜している。これに対して、第２の高保磁力磁石１３ａ、１３ｂの着磁方向８３ｂ、８３ｂは、ロータ４の半径方向に対して平行である。 The arrangement angle of the first high coercivity magnets 11a and 11b is such that the radially outer surface of the rotor 4 is inclined toward the advance side, and the arrangement angle of the low coercivity magnets 12a and 12b is that of the outer surface of the rotor 4 in the radial direction. Inclined to the retard side. Further, the arrangement angle of the second high coercivity magnets 13 a and 13 b is parallel to the radial direction of the rotor 4. The second high coercivity magnets 13a and 13b are disposed closer to the stator 2 than the first high coercivity magnets 11a and 11b and the low coercivity magnets 12a and 12b. The magnetization directions 81 a and 81 b of the first high coercivity magnets 11 a and 11 b and the magnetization directions 82 a and 82 b of the low coercivity magnets 12 a and 12 b are inclined with respect to the radial direction of the rotor 4. On the other hand, the magnetization directions 83 b and 83 b of the second high coercivity magnets 13 a and 13 b are parallel to the radial direction of the rotor 4.

このように、永久磁石部１０ａ、１０ｂを構成する複数の磁石は、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａ、１０ｂの各々の中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。しかし、磁束量及びロータ４の半径方向に対する磁石の配置角度が異なるため、左右非対称な磁束分布を形成して、永久磁石部１０ａ、１０ｂの各々が形成する磁極を進角側に移動させることができる。 As described above, the plurality of magnets constituting the permanent magnet portions 10a and 10b are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the rotating shaft of the rotor 4 and the centers of the permanent magnet portions 10a and 10b. However, since the amount of magnetic flux and the arrangement angle of the magnet with respect to the radial direction of the rotor 4 are different, it is possible to form an asymmetrical magnetic flux distribution and move the magnetic pole formed by each of the permanent magnet portions 10a and 10b to the advance side. it can.

（第５の実施形態）
第５の実施形態では、磁束量、着磁方向、ロータ４の半径方向に対する複数の磁石の配置角度のうち２以上が異なる電動機のその他の例について説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す電動機では、永久磁石部１０ａ、１０ｂを構成する複数の磁石（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）の磁束量、着磁方向、及びロータ４の半径方向に対する配置角度が異なる。 (Fifth embodiment)
5th Embodiment demonstrates the other example of the electric motor from which 2 or more differ among the magnetic flux amount, the magnetization direction, and the arrangement angle of the some magnet with respect to the radial direction of the rotor 4. FIG. In the electric motor shown in FIG. 8A and FIG. 8B, the magnetic flux amount, the magnetization direction, and the radius of the rotor 4 of the plurality of magnets (11a, 11b, 12a, 12b) constituting the permanent magnet portions 10a, 10b. The arrangement angle with respect to the direction is different.

図８（ａ）に示す永久磁石部１０ａ、１０ｂは、それぞれ、第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂと、第２の低保磁力磁石１４ａ、１４ｂと、第３の高保磁力磁石１５ａ、１５ｂと、を有する。 The permanent magnet portions 10a and 10b shown in FIG. 8A are respectively composed of first high coercivity magnets 11a and 11b, second low coercivity magnets 14a and 14b, and third high coercivity magnets 15a and 15b. Have.

第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂは、長手方向がロータ４の半径方向に直角に配置されている。これに対して、第２の低保磁力磁石１４ａ、１４ｂは、長手方向がロータ４の半径方向外側に向かって進角側に傾斜し、第３の高保磁力磁石１５ａ、１５ｂは、ロータ４の半径方向外側に向かって遅角側に傾斜している。また、いずれの磁石（１１ａ、１１ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ）の着磁方向（８１ａ、８１ｂ、８４ａ、８４ｂ、８５ａ、８５ｂ）もその長手方向に対して直角である。 The first high coercivity magnets 11 a and 11 b are arranged such that the longitudinal direction is perpendicular to the radial direction of the rotor 4. On the other hand, the second low coercive force magnets 14 a and 14 b are inclined in the longitudinal direction in the longitudinal direction toward the radially outer side of the rotor 4, and the third high coercive force magnets 15 a and 15 b are It is inclined to the retard side toward the outside in the radial direction. Further, the magnetization direction (81a, 81b, 84a, 84b, 85a, 85b) of any magnet (11a, 11b, 14a, 14b, 15a, 15b) is perpendicular to the longitudinal direction.

よって、図８（ａ）の永久磁石部１０ａ、１０ｂには、磁束量、着磁方向、及びロータ４の半径方向に対する配置角度が異なる磁石（１１ａ、１１ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ）が含まれている。なお、第２の低保磁力磁石１４ａ、１４ｂ、及び第３の高保磁力磁石１５ａ、１５ｂは、図５（ａ）に示したフラックスバリア２１ａ、２１ｂが形成された領域に埋め込まれた磁石である。 Accordingly, in the permanent magnet portions 10a and 10b of FIG. 8A, magnets (11a, 11b, 14a, 14b, 15a, and 15b) having different magnetic flux amounts, magnetization directions, and arrangement angles with respect to the radial direction of the rotor 4 are provided. include. The second low coercivity magnets 14a and 14b and the third high coercivity magnets 15a and 15b are magnets embedded in the region where the flux barriers 21a and 21b shown in FIG. 5A are formed. .

一方、図８（ｂ）に示す永久磁石部１０ａ、１０ｂは、それぞれ、第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂと、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂと、第２の低保磁力磁石１４ａ、１４ｂと、第３の高保磁力磁石１５ａ、１５ｂと、を有する。図８（ａ）に示す永久磁石部１０ａ、１０ｂと比べて、第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂが進角側に形成され、低保磁力磁石１２ａ、１２ｂが遅角側に形成されている点が相違する。第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂ及び低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの磁束量、着磁方向、及びロータ４の回転方向に対する配置角度は、図５（ａ）と同じであり、説明を省略する。 On the other hand, the permanent magnet portions 10a and 10b shown in FIG. 8 (b) include first high coercivity magnets 11a and 11b, low coercivity magnets 12a and 12b, and second low coercivity magnets 14a and 14b, respectively. And third high coercive force magnets 15a and 15b. Compared with the permanent magnet portions 10a and 10b shown in FIG. 8A, the first high coercivity magnets 11a and 11b are formed on the advance side, and the low coercivity magnets 12a and 12b are formed on the retard side. The point is different. The first high coercivity magnets 11a and 11b and the low coercivity magnets 12a and 12b have the same amount of magnetic flux, the magnetization direction, and the arrangement angle with respect to the rotation direction of the rotor 4 as in FIG. .

第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂ及び低保磁力磁石１２ａ、１２ｂは直線状に配列され、第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂ及び低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの着磁方向はその長手方向に対して直角である。しかし、第１の高保磁力磁石１１ａ、１１ｂと低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの磁束量は互いに異なる。また、第２の低保磁力磁石１４ａ、１４ｂの配置角度及び着磁方向、及び第３の高保磁力磁石１５ａ、１５ｂの配置角度は、図８（ａ）の電動機と同様である。 The first high coercivity magnets 11a and 11b and the low coercivity magnets 12a and 12b are arranged in a straight line, and the magnetization direction of the first high coercivity magnets 11a and 11b and the low coercivity magnets 12a and 12b is in the longitudinal direction. It is a right angle to it. However, the magnetic flux amounts of the first high coercivity magnets 11a and 11b and the low coercivity magnets 12a and 12b are different from each other. The arrangement angle and magnetization direction of the second low coercivity magnets 14a and 14b and the arrangement angle of the third high coercivity magnets 15a and 15b are the same as those of the electric motor shown in FIG.

よって、図８（ｂ）の永久磁石部１０ａ、１０ｂには、磁束量、着磁方向、及びロータ４の半径方向に対する配置角度が異なる磁石（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ）が含まれている。 Therefore, the permanent magnet portions 10a and 10b in FIG. 8B include magnets (11a, 11b, 12a, 12b, 14a, 14b, and 15a) having different magnetic flux amounts, magnetization directions, and arrangement angles with respect to the radial direction of the rotor 4. 15b).

このように、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示した永久磁石部１０ａ、１０ｂを構成する複数の磁石は、ロータ４の回転軸と永久磁石部１０ａ、１０ｂの各々の中心とを通る直線に対して左右対称に配置されている。しかし、複数の磁石の磁束量、着磁方向、及びロータ４の回転方向に対する配置角度が異なるので、左右非対称な磁束分布を形成して、永久磁石部１０ａ、１０ｂの各々が形成する磁極を進角側に移動させることができる。 As described above, the plurality of magnets constituting the permanent magnet portions 10a and 10b shown in FIGS. 8A and 8B have the rotation axis of the rotor 4 and the center of each of the permanent magnet portions 10a and 10b. It is arranged symmetrically with respect to the straight line that passes. However, since the amount of magnetic flux of a plurality of magnets, the magnetization direction, and the arrangement angle with respect to the rotation direction of the rotor 4 are different, a magnetic flux distribution that is asymmetrical is formed to advance the magnetic pole formed by each of the permanent magnet portions 10a and 10b. It can be moved to the corner side.

（第６の実施形態）
第６の実施形態では、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照して、複数の磁石の配置が永久磁石部１０ａと永久磁石部１０ｂとの間で異なる電動機について説明する。 (Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, an electric motor in which the arrangement of a plurality of magnets is different between the permanent magnet portion 10a and the permanent magnet portion 10b will be described with reference to FIGS. 9 (a) and 9 (b).

図９（ａ）の永久磁石部１０ａは図１と同様な構成を有する。つまり、遅角側に高保磁力磁石１１ａが配置され、進角側に低保磁力磁石１２ａが配置され、高保磁力磁石１１ａ及び低保磁力磁石１２ａはＶ字状に配列されている。 The permanent magnet portion 10a in FIG. 9A has the same configuration as that in FIG. That is, the high coercivity magnet 11a is disposed on the retard side, the low coercivity magnet 12a is disposed on the advance side, and the high coercivity magnet 11a and the low coercivity magnet 12a are arranged in a V shape.

これに対して、永久磁石部１０ｂは図５（ａ）と同様な構成を有する。つまり、進角側に高保磁力磁石１１ｂが配置され、遅角側に低保磁力磁石１２ｂが配置され、高保磁力磁石１１ｂ及び低保磁力磁石１２ｂは直線状に配列されている。永久磁石部１０ｂの両端部にはフラックスバリア２１ｂが形成されている。 On the other hand, the permanent magnet portion 10b has a configuration similar to that shown in FIG. That is, the high coercivity magnet 11b is arranged on the advance side, the low coercivity magnet 12b is arranged on the retard side, and the high coercivity magnet 11b and the low coercivity magnet 12b are arranged linearly. Flux barriers 21b are formed at both ends of the permanent magnet portion 10b.

一方、図９（ｂ）の永久磁石部１０ａは図５（ｂ）と同じ構成を有し、永久磁石部１０ｂは図７と同様な構成を有する。 On the other hand, the permanent magnet portion 10a of FIG. 9B has the same configuration as that of FIG. 5B, and the permanent magnet portion 10b has the same configuration as that of FIG.

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、複数の磁石（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）の配置角度及び着磁方向がロータ４の半径方向に対して傾斜しているか或いは平行であるかに応じて、磁束量が異なる高保磁力磁石１１ａ、１１ｂと低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの並ぶ順序が逆になる。 As shown in FIGS. 9A and 9B, the arrangement angles and magnetization directions of the plurality of magnets (11a, 11b, 12a, 12b) are inclined or parallel to the radial direction of the rotor 4. The order in which the high coercivity magnets 11a and 11b and the low coercivity magnets 12a and 12b having different magnetic flux amounts are arranged is reversed.

図９（ａ）及び図９（ｂ）の中で、黒矢印の向きは、複数の磁石（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ｂ）の着磁方向、つまり磁石磁束の基本波成分の符号を示し、白抜きの矢印の向きは、磁石磁束の２次高調波成分の符号を示す。図９（ａ）及び図９（ｂ）とでは２次高調波成分の位相が電気角で９０度異なる。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、磁石磁束の基本波成分の１周期分を示すが、その中に、２次高調波成分は２周期分が含まれる。ロータ４中心から伸びる点線は、２次高調波成分の符号が切り替わる境界を示す。 9A and 9B, the direction of the black arrow indicates the magnetization direction of the plurality of magnets (11a, 11b, 12a, 12b, 13b), that is, the sign of the fundamental wave component of the magnet magnetic flux. The direction of the white arrow indicates the sign of the second harmonic component of the magnet magnetic flux. 9A and 9B, the phase of the second harmonic component differs by 90 degrees in electrical angle. FIG. 9A and FIG. 9B show one period of the fundamental wave component of the magnet magnetic flux, and the second harmonic component includes two periods. A dotted line extending from the center of the rotor 4 indicates a boundary where the sign of the second harmonic component is switched.

図９（ａ）において、永久磁石部１０ａの中央よりも進角側及び永久磁石部１０ｂの中央よりも遅角側では、図中の「ＩＮＶ」で示すように、黒塗りの矢印と白抜きの矢印とは向きが異なる。図９（ｂ）において、永久磁石部１０ａの中央よりも遅角側及び永久磁石部１０ｂの中央よりも進角側では、図中の「ＩＮＶ」で示すように、黒塗りの矢印と白抜きの矢印とは向きが異なる。つまり、磁石磁束の基本波成分と２次高調波成分の符号が異なり、磁石磁束の基本波成分と２次高調波成分は逆相となる。低保磁力磁石１２ａ、１２ｂが着磁率１００％である場合、基本波成分の１周期において、逆相の領域は２つ形成され、磁石磁束の基本波成分と２次高調波成分の符号が同じになる同相の領域は２つ形成される。低保磁力磁石１２ａ、１２ｂを着磁率０％まで減磁した場合、同相は２つのままだが、逆相の領域は０になる。 In FIG. 9 (a), on the advance side from the center of the permanent magnet part 10a and the retard side from the center of the permanent magnet part 10b, as shown by "INV" in the figure, a black arrow and a white line are shown. The direction is different from the arrow. In FIG. 9 (b), on the retard side from the center of the permanent magnet portion 10a and the advance side from the center of the permanent magnet portion 10b, as shown by “INV” in the figure, a black arrow and a white line are shown. The direction is different from the arrow. That is, the fundamental wave component and the second harmonic component of the magnet magnetic flux have different signs, and the fundamental wave component and the second harmonic component of the magnet magnetic flux have opposite phases. When the low coercivity magnets 12a and 12b have a magnetization rate of 100%, two reverse-phase regions are formed in one period of the fundamental wave component, and the signs of the fundamental wave component and the second harmonic component of the magnet flux are the same. Two in-phase regions are formed. When the low coercivity magnets 12a and 12b are demagnetized to a magnetization rate of 0%, the in-phase remains two but the opposite-phase region becomes zero.

低保磁力磁石１２ａ、１２ｂの位置が、ステータ２に対して一方の磁極（Ｎ極）を向けた永久磁石部１０ａとステータ２に対して他方の磁極（Ｓ極）を向けた永久磁石部１０ｂとで異なることにより、可変機構による減磁によって磁束の２次高調波成分を出現させることができる。 The positions of the low coercive force magnets 12 a and 12 b are the permanent magnet portion 10 a in which one magnetic pole (N pole) is directed to the stator 2 and the permanent magnet portion 10 b in which the other magnetic pole (S pole) is directed to the stator 2. Therefore, the second harmonic component of the magnetic flux can be caused to appear by demagnetization by the variable mechanism.

磁石磁束の２次の高調波成分が磁石磁束の基本波成分と逆の符号となる位置に低保磁力磁石部１２ａ、１２ｂが形成されていることにより、可変機構による減磁によって２次の高調波成分を容易に出現させることができる。 By forming the low coercive force magnet portions 12a and 12b at positions where the second harmonic component of the magnet magnetic flux has the opposite sign to the fundamental wave component of the magnet magnetic flux, the second harmonic is generated by demagnetization by the variable mechanism. Wave components can easily appear.

また、２次高調波成分は偶数次の高調波成分の一例であって、その他の偶数次の高調波成分（４次、６次、８次、・・・）であっても構わない。また、磁石磁束の基本波成分に対する偶数次の高調波成分の位相は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す場合に限定されず、他の位相であっても構わない。いずれの場合も、磁石磁束の基本波成分と高調波成分の符号が異なる位置に低保磁力磁石部１２ａ、１２ｂ（可変磁石）を形成することにより、可変機構による減磁によって磁石磁束の高調波成分を増減させることができる。 The second harmonic component is an example of an even harmonic component, and may be another even harmonic component (fourth, sixth, eighth,...). Moreover, the phase of the even-order harmonic component with respect to the fundamental wave component of the magnet magnetic flux is not limited to the case shown in FIGS. 9A and 9B, and may be another phase. In any case, by forming the low coercive force magnet portions 12a and 12b (variable magnets) at positions where the signs of the fundamental component and the harmonic component of the magnet magnetic flux are different, the harmonics of the magnet magnetic flux are demagnetized by the variable mechanism. Ingredients can be increased or decreased.

更に、電動機の運転条件に応じて、磁束量が変更される可変磁石について説明したが、本発明はこれに限定されない。電動機の運転条件に応じて、永久磁石部１０ａ、１０ｂの磁束量、電機子コイル６に生じる誘起電圧、永久磁石部１０ａ、１０ｂの透磁率或いは電機子コイル６から見たインダクタンスを含む電動機定数のうち少なくともいずれか１つが変更される可変磁石であればよい。 Furthermore, although the variable magnet in which the amount of magnetic flux is changed according to the operating conditions of the electric motor has been described, the present invention is not limited to this. Depending on the operating conditions of the motor, the motor constants include the amount of magnetic flux of the permanent magnet portions 10a and 10b, the induced voltage generated in the armature coil 6, the permeability of the permanent magnet portions 10a and 10b, or the inductance viewed from the armature coil 6. Any variable magnet may be used in which at least one of them is changed.

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 Although the embodiments of the present invention have been described as described above, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

２…ステータ
４…ロータ
６…電機子コイル
１０ａ、１０ｂ…永久磁石部
１１ａ、１１ａ…高保磁力磁石
１２ａ、１２ｂ…低保磁力磁石
１３ａ、１３ｂ…第２の高保磁力磁石
１４ａ、１４ｂ…第２の低保磁力磁石
１５ａ、１５ｂ…第３の高保磁力磁石
８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂ、８４ａ、８４ｂ、８５ａ、８５ｂ…着磁方向
Φａ…磁石磁束
Ｔｒ…リラクタンストルク
Ｔｍ１、Ｔｍ２…磁石トルク DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Stator 4 ... Rotor 6 ... Armature coil 10a, 10b ... Permanent magnet part 11a, 11a ... High coercive force magnet 12a, 12b ... Low coercive force magnet 13a, 13b ... 2nd high coercive force magnet 14a, 14b ... 2nd Low coercivity magnets 15a, 15b ... Third high coercivity magnets 81a, 81b, 82a, 82b, 83a, 83b, 84a, 84b, 85a, 85b ... Magnetization direction Φa ... Magnet magnetic flux Tr ... Reluctance torque Tm1, Tm2 ... Magnet torque

Claims

An electric motor comprising a rotor having permanent magnet portions alternately forming different magnetic poles and a stator having an armature coil,
Each of the permanent magnet portions has a plurality of magnets,
The plurality of magnets have a magnetic flux distribution that is asymmetrical with respect to a straight line passing through the rotation axis of the rotor and the center of each of the permanent magnet portions so that the magnetic pole formed by the permanent magnet portion moves toward the advance side. An electric motor characterized by forming.

The electric motor according to claim 1, wherein each of the permanent magnet portions has a magnet axis inclined toward an advance side.

The electric motor according to claim 1, wherein the plurality of magnets include magnets having different magnetic flux amounts.

The electric motor according to claim 1, wherein the plurality of magnets include magnets having different magnetization directions with respect to a radial direction of the rotor.

The plurality of magnets include a first magnet, a second magnet that is disposed on the retard side with respect to the first magnet, and whose magnetization direction is inclined toward the advance side toward the radially outer side of the rotor, The electric motor according to claim 4, comprising:

The electric motor according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of magnets include magnets having different arrangement angles with respect to a radial direction of the rotor.

The plurality of magnets has at least one of a motor constant including an amount of magnetic flux, an induced voltage generated in the armature coil, a magnetic permeability, and an inductance viewed from the armature coil according to an operating condition of the motor. Includes variable magnets to be modified,
The variable magnet is arranged at a different position between the permanent magnet portion with one magnetic pole facing the stator and the permanent magnet portion with the other magnetic pole facing the stator. The electric motor according to any one of claims 1 to 6.