JP2015077006A - Motor generator and engine unit including the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor generator in which magnetic flux of a permanent magnet can be prevented from leaking from a rotor in an unloaded state.SOLUTION: A motor generator 2 includes a stator 5, a rotor 6, and permanent magnets 62a to 62d. The rotor 6 is rotated around a rotation axis. The stator 5 is disposed in the outer periphery of the rotor 6. The permanent magnets 62a to 62d are disposed in the rotor 6 and are magnetized in a radial direction of the rotor 6. The rotor 6 includes magneto-resistance parts 63 which are disposed on one side of the permanent magnets 62a to 62d in a circumferential direction of the rotor 6 and reach the outer periphery of the rotor 6. In an unloaded state, the magnetic flux of the permanent magnets 62a to 62d is short-circuited on the other side of the permanent magnets 62a to 62d. In a loaded state, magnetic flux resulting from combination of the magnetic flux of the permanent magnets 62a to 62d and magnetic flux generated in the stator 5 is greater than saturated magnetic flux in the rotor 6.

Description

本発明は、電動発電機及びそれを備えたエンジンユニットに関し、さらに詳しくは、永久磁石を使用する電動発電機及びそれを備えたエンジンユニットに関する。   The present invention relates to a motor generator and an engine unit including the motor generator, and more particularly to a motor generator using a permanent magnet and an engine unit including the motor generator.

航空機、自動車などのエンジンは、スタータジェネレータを備えている。スタータジェネレータは、エンジンの始動時に動力をエンジンに供給する。また、航空機のバッテリを充電する必要がある場合、スタータジェネレータは、エンジンの回転に応じて発電する。スタータジェネレータは、上記の機能を実現するために、電動発電機を備える。   Engines such as aircraft and automobiles are provided with a starter generator. The starter generator supplies power to the engine when the engine is started. Further, when it is necessary to charge the battery of the aircraft, the starter generator generates power according to the rotation of the engine. The starter generator includes a motor generator in order to realize the above function.

スタータジェネレータに用いられる電動発電機として、突極巻線型同期発電機がある。   As a motor generator used for a starter generator, there is a salient pole winding type synchronous generator.

突極巻線型同期発電機においては、巻線が、回転子及び固定子にそれぞれ巻かれている。回転子の巻線は、界磁巻線として用いられる。起磁力は、回転子の巻線に直流電流(界磁電流)を供給することにより発生する。しかし、突極巻線型同期電動機は、その構造上、スリップリングやブラシ又は回転変圧器などの部品点数が多くなるため、信頼性が低い。また、突極巻線型同期電動機は、回転子に巻線を巻くため小型化が困難である。   In the salient pole winding type synchronous generator, the windings are wound around the rotor and the stator, respectively. The rotor windings are used as field windings. The magnetomotive force is generated by supplying a direct current (field current) to the rotor winding. However, salient-pole-synchronous synchronous motors have a low reliability because of the increased number of components such as slip rings, brushes, and rotary transformers. In addition, salient-pole winding synchronous motors are difficult to miniaturize because the winding is wound around the rotor.

これらの問題を解決するために、スタータジェネレータに永久磁石型同期発電機を用いることが提案されている。   In order to solve these problems, it has been proposed to use a permanent magnet type synchronous generator for the starter generator.

永久磁石型同期発電機において、巻線が、固定子のティースに巻かれており、永久磁石が、回転子に設けられる。永久磁石により界磁が形成されるため、界磁電流を供給する必要がない。   In the permanent magnet type synchronous generator, the winding is wound around the teeth of the stator, and the permanent magnet is provided on the rotor. Since the field is formed by the permanent magnet, it is not necessary to supply a field current.

しかし、永久磁石型同期発電機は、界磁の調整をすることができない。永久磁石の磁束は、無負荷状態及び負荷状態に関係なく、回転子から漏洩し、固定子と鎖交する。この結果、無負荷状態であっても、エンジンの回転数に応じた電圧が発生し、固定子で鉄損が生じ(所謂ひきつり損)エンジンの効率が低下する。このため、永久磁石型同期発電機をスタータジェネレータとして使用する場合、永久磁石の磁束を無負荷状態において回転子から漏洩しないように、永久磁石の磁束を調整しなければならない。   However, the permanent magnet type synchronous generator cannot adjust the field. The magnetic flux of the permanent magnet leaks from the rotor and links with the stator regardless of the unloaded state and the loaded state. As a result, even in a no-load state, a voltage corresponding to the engine speed is generated, causing iron loss in the stator (so-called pulling loss) and lowering the engine efficiency. For this reason, when a permanent magnet type synchronous generator is used as a starter generator, the magnetic flux of the permanent magnet must be adjusted so that the magnetic flux of the permanent magnet does not leak from the rotor in a no-load state.

特許文献1には、永久磁石の磁束を無負荷状態において回転子内で短絡させることができる回転電機が開示されている。この回転電機の回転子には、中心に向かって凸となる2層のフラックスバリアが設けられる。2層のフラックスバリアは、複数組設けられ、各組は、回転対称となる位置に配置される。各フラックスバリア内には、永久磁石が装着される。ブリッジ部が、フラックスバリアの回転子外周側の端部と回転子外周との間に設けられる。無負荷状態においては、永久磁石の磁束は、ブリッジ部を通過し、回転子内で短絡する。負荷状態においては、ブリッジ部は、固定子からの磁束により飽和する。この結果、永久磁石の磁束は、固定子と鎖交する。   Patent Document 1 discloses a rotating electrical machine that can short-circuit the magnetic flux of a permanent magnet within a rotor in an unloaded state. The rotor of this rotating electrical machine is provided with a two-layer flux barrier that is convex toward the center. A plurality of sets of two-layer flux barriers are provided, and each set is arranged at a position that is rotationally symmetric. A permanent magnet is mounted in each flux barrier. A bridge part is provided between the rotor outer peripheral side end of the flux barrier and the rotor outer periphery. In the no-load state, the magnetic flux of the permanent magnet passes through the bridge portion and is short-circuited in the rotor. In the load state, the bridge portion is saturated by the magnetic flux from the stator. As a result, the magnetic flux of the permanent magnet interlinks with the stator.

特開2008−136298号公報JP 2008-136298 A

本発明の目的は、無負荷状態において永久磁石の磁束が回転子から漏洩することを防ぐことができる電動発電機を提供することである。   The objective of this invention is providing the motor generator which can prevent that the magnetic flux of a permanent magnet leaks from a rotor in a no-load state.

本発明に係る電動発電機は、回転軸を中心に回転する回転子と、前記回転子に対向して配置される固定子と、前記回転子内に配置され、前記回転子の半径方向に着磁される第1の永久磁石とを備え、前記回転子は、前記回転子の円周方向において前記第1の永久磁石の一方側に配置され、前記第1の永久磁石の磁束が前記第1の永久磁石の一方側を通過することを妨げる第1の磁気抵抗部を含み、無負荷状態において、前記第1の永久磁石の磁束は、前記回転子内で短絡し、負荷状態において、前記第1の永久磁石の磁束と前記固定子で発生する磁束とが合成された磁束は、前記回転子の飽和磁束以上である。   A motor generator according to the present invention includes a rotor that rotates about a rotation axis, a stator that is disposed to face the rotor, a rotor that is disposed in the rotor, and that is attached in a radial direction of the rotor. The rotor is disposed on one side of the first permanent magnet in the circumferential direction of the rotor, and the magnetic flux of the first permanent magnet is the first permanent magnet. Including a first magnetoresistive portion that prevents the permanent magnet from passing through one side of the permanent magnet, and in the no-load state, the magnetic flux of the first permanent magnet is short-circuited in the rotor, and in the loaded state, the first The magnetic flux obtained by combining the magnetic flux of one permanent magnet and the magnetic flux generated by the stator is equal to or greater than the saturation magnetic flux of the rotor.

上記の構成によれば、無負荷状態において、第1の永久磁石の磁束が、前記第1の永久磁石の一方側ではなく、他方側で短絡される。従って、第1の永久磁石の磁束が回転子から漏洩することを防ぐことができる。負荷状態において、合成された磁束は、回転子内で飽和して、固定子と鎖交するため、電動発電機を電動機又は発電機として機能させることができる。さらに、電動発電機が電動機、発電機いずれとして動作する場合でも、マグネットトルクだけでなく、磁気抵抗部の存在により発生するリラクタンストルクを利用することできる。   According to the above configuration, in the no-load state, the magnetic flux of the first permanent magnet is short-circuited not on one side of the first permanent magnet but on the other side. Therefore, the magnetic flux of the first permanent magnet can be prevented from leaking from the rotor. In the loaded state, the synthesized magnetic flux is saturated in the rotor and linked to the stator, so that the motor generator can function as an electric motor or a generator. Further, when the motor generator operates as either an electric motor or a generator, not only the magnet torque but also a reluctance torque generated due to the presence of the magnetoresistive portion can be used.

上記電動発電機は、さらに、前記回転子内の円周方向において前記第1の永久磁石の位置と異なる位置に前記第1の磁気抵抗部を介して配置され、前記回転子の半径方向に着磁される第2の永久磁石を備え、前記回転子は、前記回転子の円周方向において前記第2の永久磁石の一方側に配置され、前記第2の永久磁石の磁束が前記第2の永久磁石の一方側を通過することを妨げる第2の磁気抵抗部を含む。   The motor generator is further disposed via the first magnetoresistive portion at a position different from the position of the first permanent magnet in the circumferential direction in the rotor, and is attached in the radial direction of the rotor. A second permanent magnet to be magnetized, wherein the rotor is disposed on one side of the second permanent magnet in a circumferential direction of the rotor, and the magnetic flux of the second permanent magnet is the second permanent magnet. A second magnetoresistive portion that prevents passage through one side of the permanent magnet is included.

上記の構成によれば、第1の永久磁石と第2の永久磁石との間に第1の磁気抵抗部が存在するため、第1の永久磁石の磁束は、第2の永久磁石を通過することなく短絡される。無負荷状態において、第1の永久磁石の磁束と、第2の永久磁石の磁束とが合成されないため、回転子内で磁束が飽和することを抑制できる。   According to said structure, since a 1st magnetoresistive part exists between a 1st permanent magnet and a 2nd permanent magnet, the magnetic flux of a 1st permanent magnet passes a 2nd permanent magnet. It is short-circuited without. Since the magnetic flux of the first permanent magnet and the magnetic flux of the second permanent magnet are not synthesized in the no-load state, saturation of the magnetic flux in the rotor can be suppressed.

上記電動発電機において、第1の磁気抵抗部は、前記回転子の外周に開口するスリット又は切欠きからなる。   In the motor generator, the first magnetoresistive portion is formed of a slit or a notch that opens to the outer periphery of the rotor.

上記の構成によれば、簡易な構成で第1の磁気抵抗部を実現することができる。   According to said structure, a 1st magnetoresistive part is realizable with a simple structure.

上記電動発電機において、固定子は、回転子の外周側に配置される。第1の永久磁石において、固定子側の面の面積が固定子と反対側の面の面積以上である。回転子は、さらに、固定子側の面と永久磁石との間に形成され、第1の永久磁石の磁束を通過させるブリッジ部を含む。   In the motor generator, the stator is disposed on the outer peripheral side of the rotor. In the first permanent magnet, the area of the surface on the stator side is equal to or larger than the area of the surface on the opposite side to the stator. The rotor further includes a bridge portion that is formed between the stator side surface and the permanent magnet and allows the magnetic flux of the first permanent magnet to pass therethrough.

上記の構成によれば、回転子の外周から第1の永久磁石までの距離を従来より大きくすることができるため、回転子の強度を増すことができる。   According to said structure, since the distance from the outer periphery of a rotor to a 1st permanent magnet can be enlarged conventionally, the intensity | strength of a rotor can be increased.

本発明のエンジンユニットは、本発明の電動発電機と、回転子の回転軸に連結された回転軸を含むエンジンとを備える。   The engine unit of the present invention includes the motor generator of the present invention and an engine including a rotation shaft connected to the rotation shaft of the rotor.

上記の構成によれば、エンジンの回転を利用して電動発電機を発電機として動作させたり、電動発電機を電動機として利用することによりエンジンを始動させたりすることができる。   According to said structure, a motor generator can be operated as a generator using rotation of an engine, or an engine can be started by using a motor generator as a motor.

本発明によれば、第1の永久磁石の磁束が、無負荷状態であるときに回転子内で短絡するため、回転子から磁束が漏洩することを防ぐことができる。   According to the present invention, since the magnetic flux of the first permanent magnet is short-circuited in the rotor when it is in an unloaded state, it is possible to prevent the magnetic flux from leaking from the rotor.

本発明の第1の実施の形態に係る電動発電機を備えるスタータジェネレータの構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the starter generator provided with the motor generator which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す電動発電機の断面図である。It is sectional drawing of the motor generator shown in FIG. 図1に示す電動発電機のスロットコンビネーションの一例を示すテーブルである。It is a table which shows an example of the slot combination of the motor generator shown in FIG. 図2に示す固定子及び回転子の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a stator and a rotor shown in FIG. 2. 図2に示す回転子内の永久磁石の位置を説明する図である。It is a figure explaining the position of the permanent magnet in the rotor shown in FIG. 図2に示す固定子及び回転子に形成される負荷状態における磁路を示す図である。It is a figure which shows the magnetic path in the load state formed in the stator and rotor shown in FIG. 図2に示す回転子の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the rotor shown in FIG. 図2に示す回転子の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the rotor shown in FIG. 図2に示す回転子の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the rotor shown in FIG. 本発明の第2の実施の形態に係る電動発電機の断面図である。It is sectional drawing of the motor generator which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図9に示す固定子及び回転子の拡大断面図である。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the stator and the rotor shown in FIG. 9. 図9に示す回転子内の永久磁石の位置を説明する図である。It is a figure explaining the position of the permanent magnet in the rotor shown in FIG. 本発明の第3の実施の形態に係る電動発電機の断面図である。It is sectional drawing of the motor generator which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図12に示す固定子の断面図である。It is sectional drawing of the stator shown in FIG. 図12に示す主巻線及び補助巻線の結線図である。FIG. 13 is a connection diagram of the main winding and the auxiliary winding shown in FIG. 12. 無負荷状態において、図12に示す固定子及び回転子において形成される磁路を示す図である。It is a figure which shows the magnetic path formed in the stator and rotor shown in FIG. 12 in a no-load state. 負荷状態において、図12に示す固定子及び回転子において形成される磁路を示す図である。It is a figure which shows the magnetic path formed in the stator and rotor which are shown in FIG. 12 in a load state. 本発明の第4の実施の形態に係る電動発電機の断面図である。It is sectional drawing of the motor generator which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図17に示す電動発電機において、無負荷状態のときに形成される磁路を示す図である。In the motor generator shown in FIG. 17, it is a figure which shows the magnetic path formed at the time of an unloaded state. 図17に示す電動発電機において、負荷状態のときに形成される磁路を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a magnetic path formed in a load state in the motor generator shown in FIG. 17.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[第1の実施の形態]
{1.スタータジェネレータの構成}
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電動発電機2を用いるエンジンユニット200の構成を示す機能ブロック図である。図1に示すように、エンジンユニット200は、エンジン1とスタータジェネレータ100とを備える。スタータジェネレータ100は、電動発電機2と、コントローラ3と、インバータ4とを備える。スタータジェネレータ100は、エンジン1に取り付けられる。
[First Embodiment]
{1. Configuration of starter generator}
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of an engine unit 200 using the motor generator 2 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the engine unit 200 includes an engine 1 and a starter generator 100. The starter generator 100 includes a motor generator 2, a controller 3, and an inverter 4. The starter generator 100 is attached to the engine 1.

エンジン1は、図示しない航空機あるいは自動車の動力源である。電動発電機2の回転軸は、エンジン1の回転軸に連結される。電動発電機2は、エンジン1が駆動を開始する際の動力を供給する。また、電動発電機2は、エンジン1の回転軸の回転に応じて発電し、発電した電力を図示しないバッテリと負荷に供給する。なお、電動発電機2の回転軸は、エンジン1の回転軸にギアなどを介して間接的に連結されてもよい。   The engine 1 is a power source of an aircraft or an automobile (not shown). The rotating shaft of the motor generator 2 is connected to the rotating shaft of the engine 1. The motor generator 2 supplies power when the engine 1 starts driving. The motor generator 2 generates power in accordance with the rotation of the rotating shaft of the engine 1 and supplies the generated power to a battery and a load (not shown). The rotating shaft of the motor generator 2 may be indirectly connected to the rotating shaft of the engine 1 through a gear or the like.

コントローラ3は、入力されるトルク指令41及び速度指令42に基づいて、電動発電機2の動作を制御する。コントローラ3は、トルク指令41、速度指令42、及び後述する回転子の回転位置θに応じた制御信号43をインバータ4に供給する。また、コントローラ3は、電動発電機2に供給される電流i及びiをインバータ4から受け、その受けた電流を用いて、制御信号43を調整する。 The controller 3 controls the operation of the motor generator 2 based on the input torque command 41 and speed command 42. The controller 3 supplies the inverter 4 with a torque command 41, a speed command 42, and a control signal 43 corresponding to the rotational position θ of the rotor described later. Further, the controller 3 receives the currents i u and i w supplied to the motor generator 2 from the inverter 4 and adjusts the control signal 43 using the received current.

インバータ4は、コントローラ3からの制御信号43に応じた駆動電流又は励磁電流を電動発電機2に供給する。図1において、電動発電機2に供給される電流を、駆動電流及び励磁電流を区別することなく、i、i、及びiと表示する。 The inverter 4 supplies a drive current or an excitation current corresponding to the control signal 43 from the controller 3 to the motor generator 2. In FIG. 1, the current supplied to the motor generator 2 is denoted as i u , i v , and i w without distinguishing between the drive current and the excitation current.

{2.電動発電機の構成}
図2は、電動発電機2の断面図である。図2に示すように、電動発電機2は、固定子5と、回転子6とを備える。回転子6は、回転軸Aを中心に回転する。固定子5は、回転子6の外周に配置される。
{2. Configuration of motor generator}
FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor generator 2. As shown in FIG. 2, the motor generator 2 includes a stator 5 and a rotor 6. The rotor 6 rotates about the rotation axis A. The stator 5 is disposed on the outer periphery of the rotor 6.

固定子5は、固定子コア51と、巻線52と、24個のティース53とを備える。なお、図2において、巻線52の一部及びティース53の一部の符号の表示を省略している。   The stator 5 includes a stator core 51, a winding 52, and 24 teeth 53. In FIG. 2, a part of the winding 52 and a part of the teeth 53 are not shown.

固定子コア51は、中空の円筒形状であり、電磁鋼板、圧粉材、アモルファスなどの磁性材料により形成される。24個のティース53が、固定子コア51の内周側に設けられる。スロット54は、互いに隣り合う2つのティース53,53の間の空間である。巻線52は、ティース53に巻かれる。巻線52の巻き方は、集中巻及び分布巻のどちらであってもよい。あるいは、リングコイルを用いて巻線52をティース53に巻いてもよい。   The stator core 51 has a hollow cylindrical shape, and is formed of a magnetic material such as an electromagnetic steel plate, a dust material, or an amorphous material. Twenty-four teeth 53 are provided on the inner peripheral side of the stator core 51. The slot 54 is a space between two adjacent teeth 53 and 53. Winding 52 is wound around teeth 53. The winding method of the winding 52 may be either concentrated winding or distributed winding. Alternatively, the winding 52 may be wound around the tooth 53 using a ring coil.

回転子6は、回転子コア61と、4つの永久磁石62a〜62dと、4つの磁気抵抗部63とを含む。回転子コア61は、円柱形状であり、回転軸Aを中心に回転する。回転子コア61は、電磁鋼板、圧粉材、アモルファスなどの磁性材料により形成される。   Rotor 6 includes a rotor core 61, four permanent magnets 62 a to 62 d, and four magnetoresistive portions 63. The rotor core 61 has a cylindrical shape and rotates about the rotation axis A. The rotor core 61 is formed of a magnetic material such as an electromagnetic steel plate, a dust material, or an amorphous material.

永久磁石62a〜62dは、回転子コア61内に配置され、回転子6の半径方向に着磁される。以下、永久磁石62a〜62dを総称する場合、「永久磁石62」と記載する。   The permanent magnets 62 a to 62 d are disposed in the rotor core 61 and are magnetized in the radial direction of the rotor 6. Hereinafter, the permanent magnets 62a to 62d are collectively referred to as “permanent magnet 62”.

永久磁石62a〜62d内の矢印は、着磁方向を示す。つまり、永久磁石62a及び62cにおいて、N極は回転子コア61の外周側に位置し、S極は回転子コア61の内周側に位置する。永久磁石62b及び62dにおいて、N極は回転子コア61の内周側に位置し、S極は回転子コア61の外周側に位置する。つまり、周方向に互いに隣り合う2つの永久磁石において、磁極の向きが反対となる。   The arrows in the permanent magnets 62a to 62d indicate the magnetization direction. That is, in the permanent magnets 62 a and 62 c, the N pole is located on the outer peripheral side of the rotor core 61 and the S pole is located on the inner peripheral side of the rotor core 61. In the permanent magnets 62 b and 62 d, the N pole is located on the inner peripheral side of the rotor core 61, and the S pole is located on the outer peripheral side of the rotor core 61. That is, in the two permanent magnets adjacent to each other in the circumferential direction, the directions of the magnetic poles are opposite.

永久磁石62の断面形状は、円弧状である。永久磁石62は、回転子コア61の外周に沿うように配置される。ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライトコアなどを、永久磁石62として使用可能である。   The cross-sectional shape of the permanent magnet 62 is an arc shape. The permanent magnet 62 is disposed along the outer periphery of the rotor core 61. A neodymium magnet, a samarium cobalt magnet, a ferrite core, or the like can be used as the permanent magnet 62.

磁気抵抗部63は、回転子6の円周方向における永久磁石62の一方側に配置され、回転子6の外周に達する。磁気抵抗部63は、回転子6の外周に設けられた切欠き64により形成される。回転子6の円周方向における永久磁石62の一方側の側面が、磁気抵抗部63により回転子コア61の外部に露出する。永久磁石62の他方側には、磁気抵抗部63は配置されない。従って、永久磁石62の磁束は、後述するように、無負荷状態において永久磁石62の他方側で短絡する。   The magnetoresistive portion 63 is disposed on one side of the permanent magnet 62 in the circumferential direction of the rotor 6 and reaches the outer periphery of the rotor 6. The magnetoresistive portion 63 is formed by a notch 64 provided on the outer periphery of the rotor 6. One side surface of the permanent magnet 62 in the circumferential direction of the rotor 6 is exposed to the outside of the rotor core 61 by the magnetic resistance portion 63. The magnetoresistive portion 63 is not disposed on the other side of the permanent magnet 62. Therefore, the magnetic flux of the permanent magnet 62 is short-circuited on the other side of the permanent magnet 62 in a no-load state, as will be described later.

電動発電機2のスロットコンビネーションの一例を図3に示す。図3において、Pは、回転子6の極数を示し、2の倍数である。qは、毎局毎相スロット数を示し、自然数である。なお、電動発電機2のスロットコンビネーションは、図3に示す例に限定されない。   An example of the slot combination of the motor generator 2 is shown in FIG. In FIG. 3, P indicates the number of poles of the rotor 6 and is a multiple of two. q represents the number of slots per phase for each station, and is a natural number. The slot combination of the motor generator 2 is not limited to the example shown in FIG.

{3.電動発電機2の磁路の変化}
以下、永久磁石62aを例にして、図2に示す構成を有する電動発電機2における磁路を、無負荷状態及び負荷状態に分けて説明する。負荷状態は、回転子6が回転しているときに電流が固定子5に供給されている状態である。無負荷状態は、回転子6が回転しているときに電流が固定子5に供給されていない状態である。負荷状態における磁路は、無負荷状態における磁路と異なる。
{3. Change in magnetic path of motor generator 2}
Hereinafter, the permanent magnet 62a is taken as an example, and the magnetic path in the motor generator 2 having the configuration shown in FIG. 2 will be described separately for the no-load state and the load state. The load state is a state in which current is supplied to the stator 5 when the rotor 6 is rotating. The no-load state is a state in which no current is supplied to the stator 5 when the rotor 6 is rotating. The magnetic path in the loaded state is different from the magnetic path in the unloaded state.

{3.1.無負荷状態}
図4は、永久磁石62a及び磁気抵抗部63近傍の電動発電機2の拡大断面図である。図4において、固定子5の詳細な構造(巻線52、ティース53、スロット54)の表示を省略している。
{3.1. No load condition}
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the motor generator 2 in the vicinity of the permanent magnet 62 a and the magnetoresistive portion 63. In FIG. 4, the detailed structure (winding 52, teeth 53, slot 54) of the stator 5 is not shown.

無負荷状態では、回転子6がエンジン1の駆動により回転しているが、固定子5が励磁されない。つまり、インバータ4は、電流i,i及びiを巻線52に供給しない。この状態では、永久磁石62aの磁束は、回転子コア61内で短絡する。永久磁石62aの磁束の磁路を、図4において、矢印67で示す。以下、矢印67で示される磁路を、「磁路67」と呼ぶ。 In the no-load state, the rotor 6 is rotated by driving the engine 1, but the stator 5 is not excited. That is, the inverter 4 does not supply the currents i u , i v, and i w to the winding 52. In this state, the magnetic flux of the permanent magnet 62 a is short-circuited in the rotor core 61. The magnetic path of the magnetic flux of the permanent magnet 62a is indicated by an arrow 67 in FIG. Hereinafter, the magnetic path indicated by the arrow 67 is referred to as a “magnetic path 67”.

磁気抵抗部63の磁気抵抗は、永久磁石62aを中心にして磁気抵抗部63と反対側の領域(以下、「短絡領域」と呼ぶ。)の磁気抵抗よりも大きい。また、エアギャップ(固定子5と回転子6との間の空間)の磁気抵抗は、回転子コア61の磁気抵抗よりも大きい。従って、永久磁石62aの磁束は、N極から発し、ブリッジ部65及び短絡領域を通過して、S極に達する。ブリッジ部65は、回転子コア61のうち、永久磁石62aの外周面よりも半径方向で外側の部位である。   The magnetoresistance of the magnetoresistive portion 63 is larger than the magnetoresistance of the region opposite to the magnetoresistive portion 63 (hereinafter referred to as “short-circuit region”) with the permanent magnet 62a as the center. In addition, the magnetic resistance of the air gap (the space between the stator 5 and the rotor 6) is larger than the magnetic resistance of the rotor core 61. Therefore, the magnetic flux of the permanent magnet 62a is emitted from the N pole, passes through the bridge portion 65 and the short circuit region, and reaches the S pole. The bridge portion 65 is a portion of the rotor core 61 that is radially outward from the outer peripheral surface of the permanent magnet 62a.

なお、永久磁石62aの左端と回転子コア61の外周との間の領域66が、無負荷状態のときに永久磁石62aの磁束により飽和しないように、十分な厚みを有することが望ましい。無負荷状態において、N極から発する全ての磁束は、領域66に集中するためである。   It is desirable that the region 66 between the left end of the permanent magnet 62a and the outer periphery of the rotor core 61 has a sufficient thickness so as not to be saturated by the magnetic flux of the permanent magnet 62a when in a no-load state. This is because all the magnetic flux emitted from the N pole is concentrated in the region 66 in the no-load state.

以下、無負荷状態において、磁気飽和が領域66で発生しないための永久磁石62aの位置について説明する。   Hereinafter, the position of the permanent magnet 62a for preventing magnetic saturation from occurring in the region 66 in the no-load state will be described.

図5は、回転子コア61内の永久磁石62aの位置を説明する図である。図5に示すように、永久磁石62aの外周面における円周方向の長さを、円弧Lmとする。永久磁石62aの円周方向の端から回転子コア61の外周面までの長さを、通過幅Lcとする。つまり、通過幅Lcは、領域66の回転子6の半径方向の幅を示す。永久磁石62aのN極の磁束密度をBrとする。また、領域66における磁束密度をBLとする。   FIG. 5 is a view for explaining the position of the permanent magnet 62 a in the rotor core 61. As shown in FIG. 5, the circumferential length of the outer peripheral surface of the permanent magnet 62a is an arc Lm. The length from the circumferential end of the permanent magnet 62a to the outer peripheral surface of the rotor core 61 is defined as a passage width Lc. That is, the passage width Lc indicates the width in the radial direction of the rotor 6 in the region 66. The magnetic flux density of the N pole of the permanent magnet 62a is Br. The magnetic flux density in the region 66 is BL.

永久磁石62aの磁束が、領域66で飽和することなく、回転子コア61内で短絡するためには、円弧Lm、通過幅Lc、磁束密度Br及びBLが、下記式(1)で示される条件を満たせばよい。   In order for the magnetic flux of the permanent magnet 62a to be short-circuited in the rotor core 61 without saturating in the region 66, the arc Lm, the passage width Lc, the magnetic flux density Br, and the BL are expressed by the following formula (1). Should be satisfied.

BL×Lc≧Br×Lm ・・・(式1)
(式1)において、左辺は、領域66において磁気飽和が発生する磁束に相当し、右辺は、N極の磁束に相当する。左辺の値が右辺の値よりも大きい場合、N極の磁束は、領域66を通過することができる。(式1)を通過幅Lcについて解くと、通過幅Lcは、(式2)により表される。
BL × Lc ≧ Br × Lm (Formula 1)
In (Formula 1), the left side corresponds to a magnetic flux in which magnetic saturation occurs in the region 66, and the right side corresponds to a magnetic flux of N pole. When the value on the left side is larger than the value on the right side, the N-pole magnetic flux can pass through the region 66. When (Equation 1) is solved for the passage width Lc, the passage width Lc is expressed by (Equation 2).

Lc≧(Br×Lm)/BL ・・・(式2)
なお、磁束密度BLは、回転子コア61を形成する素材によって変化する値であり、好ましくは、磁束密度BLは、1.4〜1.6(テスラ)である。具体的には、回転子コア61を形成する素材のB−Hカーブにおいて、接線の傾きが緩やかに変化する領域の磁束密度を、磁束密度BLとして用いることができる。
Lc ≧ (Br × Lm) / BL (Expression 2)
The magnetic flux density BL is a value that varies depending on the material forming the rotor core 61. Preferably, the magnetic flux density BL is 1.4 to 1.6 (Tesla). Specifically, in the BH curve of the material forming the rotor core 61, the magnetic flux density in a region where the tangential slope changes gently can be used as the magnetic flux density BL.

通過幅Lcは、回転子コア61の外周面からの永久磁石62aの円周方向の端までの距離であり、永久磁石62の位置を示すパラメータである。従って、永久磁石62aを、回転子コア61内の(式2)を満たす位置に配置することにより、無負荷状態において、永久磁石62aの磁束を回転子6内で短絡させることができる。従って、無負荷状態において、永久磁石62aの磁束が、回転子6から漏洩することが防止される。   The passing width Lc is a distance from the outer peripheral surface of the rotor core 61 to the circumferential end of the permanent magnet 62a, and is a parameter indicating the position of the permanent magnet 62. Therefore, by arranging the permanent magnet 62a at a position satisfying (Equation 2) in the rotor core 61, the magnetic flux of the permanent magnet 62a can be short-circuited in the rotor 6 in a no-load state. Therefore, the magnetic flux of the permanent magnet 62a is prevented from leaking from the rotor 6 in the no-load state.

永久磁石62cに関して、永久磁石62aと同様の磁路67が形成されるため、永久磁石62cの磁束は、無負荷状態において回転子6内で短絡する。永久磁石62b及び62dに関して、図4に示す磁路67と逆向きの磁路が形成されるが、永久磁石62b及び62dの磁束が無負荷状態において回転子6内で短絡される点は、上記と同様である。   Since the magnetic path 67 similar to that of the permanent magnet 62a is formed with respect to the permanent magnet 62c, the magnetic flux of the permanent magnet 62c is short-circuited in the rotor 6 in a no-load state. Regarding the permanent magnets 62b and 62d, a magnetic path opposite to the magnetic path 67 shown in FIG. 4 is formed. However, the magnetic flux of the permanent magnets 62b and 62d is short-circuited in the rotor 6 in an unloaded state. It is the same.

また、図2に示すように、互いに隣り合う2つの永久磁石の間には、磁気抵抗部63が介在する。従って、永久磁石62の全ての磁束は、図4に示すように、ブリッジ部65及び短絡領域を通過して短絡し、他の永久磁石62を通過しない。永久磁石62の各々の磁束が、回転子6内で合成されないため、無負荷状態において、磁気飽和が回転子6内で発生しない。   In addition, as shown in FIG. 2, a magnetoresistive portion 63 is interposed between two permanent magnets adjacent to each other. Therefore, as shown in FIG. 4, all the magnetic fluxes of the permanent magnets 62 are short-circuited through the bridge portion 65 and the short-circuit region, and do not pass through the other permanent magnets 62. Since the magnetic fluxes of the permanent magnets 62 are not synthesized in the rotor 6, magnetic saturation does not occur in the rotor 6 in a no-load state.

{3.2.負荷状態の磁路}
図6は、負荷状態における電動発電機2内の磁路を示す図である。インバータ4が巻線52に電流を供給することにより、電動発電機2は、無負荷状態から負荷状態に移行する。負荷状態への移行により、電動発電機2内の磁路は、図4に示す経路から変化する。以下、永久磁石62aを例にして、負荷状態における磁路を説明する。
{3.2. Loaded magnetic path}
FIG. 6 is a diagram illustrating a magnetic path in the motor generator 2 in a loaded state. When the inverter 4 supplies current to the winding 52, the motor generator 2 shifts from the no-load state to the load state. Due to the transition to the load state, the magnetic path in the motor generator 2 changes from the path shown in FIG. Hereinafter, the magnetic path in the loaded state will be described using the permanent magnet 62a as an example.

負荷状態は、上述のように、電流が巻線52に供給されない状態であり、電動発電機2が電動機として動作する場合と、発電機として動作する場合とを含む。負荷状態において形成される磁路は、両者の場合で共通である。   As described above, the load state is a state in which no current is supplied to the winding 52, and includes a case where the motor generator 2 operates as a motor and a case where the motor generator 2 operates as a generator. The magnetic path formed in the load state is common in both cases.

電動発電機2が電動機として動作する場合、コントローラ3は、インバータ4を用いて、三相交流を従来と同様に固定子5に供給する。すなわち、インバータ4は、電流i,i及びiを巻線52に供給する。 When the motor generator 2 operates as a motor, the controller 3 uses the inverter 4 to supply three-phase alternating current to the stator 5 as in the conventional case. That is, the inverter 4 supplies the currents i u , i v and i w to the winding 52.

電動発電機2が発電機として動作する場合も、コントローラ3は、三相交流を固定子5に供給する。ただし、固定子5に供給される電流の向きは、電動発電機2が電動機として動作するときに供給される電流の向きと反対である。つまり、巻線52に供給される電流は、−i、−i及び−iとなる。固定子5に供給される電流の大きさは、電動発電機2が電動機として動作するときに供給される電流よりも小さい。この理由については、後述する。 Even when the motor generator 2 operates as a generator, the controller 3 supplies three-phase alternating current to the stator 5. However, the direction of the current supplied to the stator 5 is opposite to the direction of the current supplied when the motor generator 2 operates as a motor. That is, the current supplied to the windings 52 becomes -i u, -i v and -i w. The magnitude of the current supplied to the stator 5 is smaller than the current supplied when the motor generator 2 operates as a motor. The reason for this will be described later.

コントローラ3は、巻線52を流れる電流i、i及びiの量を制御する。インバータ4は、コントローラ3からの制御信号43に応じた電流i、i及びiを巻線52に供給する。インバータ4から供給される電流により、磁束が、固定子5で新たに発生する。新たに発生した磁束は、回転子6において、永久磁石62aの磁束と合成される。合成された磁束は、回転子6内の領域66において飽和する。 The controller 3 controls the amounts of currents i u , i v and i w flowing through the winding 52. The inverter 4 supplies currents i u , i v and i w corresponding to the control signal 43 from the controller 3 to the winding 52. Magnetic flux is newly generated in the stator 5 by the current supplied from the inverter 4. The newly generated magnetic flux is combined with the magnetic flux of the permanent magnet 62 a in the rotor 6. The synthesized magnetic flux is saturated in the region 66 in the rotor 6.

領域66で磁気飽和が発生することにより、エアギャップの磁気抵抗が、領域66の磁気抵抗よりも小さくなる。この結果、合成された磁束は、エアギャップを通過し、固定子5を通過する。最終的に、合成された磁束は、固定子5及び回転子6を通過し、矢印68aで示す磁路を通る。以下、矢印68aで示す磁路を「磁路68a」と呼ぶ。   When magnetic saturation occurs in the region 66, the magnetic resistance of the air gap becomes smaller than the magnetic resistance of the region 66. As a result, the synthesized magnetic flux passes through the air gap and passes through the stator 5. Finally, the synthesized magnetic flux passes through the stator 5 and the rotor 6 and passes through the magnetic path indicated by the arrow 68a. Hereinafter, the magnetic path indicated by the arrow 68a is referred to as “magnetic path 68a”.

電動発電機2が電動機として動作する場合、回転子6は、マグネットトルク及びリラクタンストルクにより回転する。   When the motor generator 2 operates as an electric motor, the rotor 6 is rotated by magnet torque and reluctance torque.

磁路68aを通過する磁束は、回転子6の回転に応じて、エアギャップ付近で引き伸ばされる。この結果、引き伸ばされた磁束が元の長さに戻るように縮むことにより、リラクタンストルクが発生する。   The magnetic flux passing through the magnetic path 68a is stretched in the vicinity of the air gap in accordance with the rotation of the rotor 6. As a result, reluctance torque is generated by contracting the stretched magnetic flux back to the original length.

ティース53(突極)の磁極は、巻線52に流れる電流の向きにより変化する。従って、永久磁石62と突極の磁極との間にはたらく反発力、永久磁石62aと突極の磁極との間にはたらく吸引力により、マグネットトルクが発生する。   The magnetic pole of the tooth 53 (the salient pole) changes depending on the direction of the current flowing through the winding 52. Therefore, magnet torque is generated by the repulsive force acting between the permanent magnet 62 and the salient pole magnetic pole, and the attractive force acting between the permanent magnet 62a and the salient pole magnetic pole.

負荷状態における上記の説明は、永久磁石62cについても同様に成り立つ。また、永久磁石62b及び62dにおいても、磁路68aと向きの異なる磁路68bが形成される点を除き、上記の説明が同様に成り立つ。   The above description in the loaded state holds true for the permanent magnet 62c as well. In addition, the above description is similarly applied to the permanent magnets 62b and 62d except that a magnetic path 68b having a different direction from the magnetic path 68a is formed.

このように、電動発電機2は、モータとして動作する場合、リラクタンストルク及びマグネットトルクを利用して回転子6を回転させることができる。その結果、回転子6のトルクを増大させることができるため、モータとしての定格出力を増大させることができる。   Thus, when the motor generator 2 operates as a motor, the rotor 6 can be rotated using the reluctance torque and the magnet torque. As a result, since the torque of the rotor 6 can be increased, the rated output as a motor can be increased.

一方、電動発電機2が発電機として動作する場合、電動発電機2は、トルクを発生する必要がない。磁路68a及び68bが形成されれば、電動発電機2は、マグネットトルク及びリラクタンストルクを利用して発電する。従って、コントローラ3は、合成された磁束が領域66の飽和磁束以上になる電流を巻線52に供給すればよい。この結果、電動発電機2が発電機として動作する場合に巻線52に供給される電流は、電動発電機2が電動機として動作する場合に巻線52に供給される電流よりも小さくなる。   On the other hand, when the motor generator 2 operates as a generator, the motor generator 2 does not need to generate torque. If the magnetic paths 68a and 68b are formed, the motor generator 2 generates power using the magnet torque and the reluctance torque. Therefore, the controller 3 may supply the winding 52 with a current that causes the combined magnetic flux to be equal to or greater than the saturation magnetic flux in the region 66. As a result, the current supplied to the winding 52 when the motor generator 2 operates as a generator is smaller than the current supplied to the winding 52 when the motor generator 2 operates as a motor.

以上説明したように、巻線52に供給する電流を制御することにより、回転子内で磁束を飽和させたり、短絡させたりすることができる。従って、電動発電機2内の磁路を調整することができる。すなわち、無負荷状態において、永久磁石62の磁束は、回転子コア61内で他の永久磁石を通過することなく短絡し、負荷状態において、固定子5及び回転子6を通過する。従って、負荷状態及び無負荷状態において、永久磁石62により発生する界磁を調整することができる。   As described above, by controlling the current supplied to the winding 52, the magnetic flux can be saturated or short-circuited in the rotor. Therefore, the magnetic path in the motor generator 2 can be adjusted. That is, in the no-load state, the magnetic flux of the permanent magnet 62 is short-circuited without passing through other permanent magnets in the rotor core 61, and passes through the stator 5 and the rotor 6 in the loaded state. Therefore, the field generated by the permanent magnet 62 can be adjusted in the loaded state and the unloaded state.

なお、本実施の形態において、切欠き64を磁気抵抗部63として用いる例を説明したが、これに限られない。   In the present embodiment, the example in which the notch 64 is used as the magnetoresistive portion 63 has been described, but the present invention is not limited to this.

例えば、図7Aに示すように、切欠き64に代えて、回転子6の円周方向に延びる複数のスリット69を、回転子6の半径方向に並べてもよい。無負荷時において、永久磁石62の磁束は、互いに隣接する2つのスリット69の間の空間を通過する際に、この空間で飽和すればよい。これにより、永久磁石62の磁束は、短絡領域を通過して短絡する。永久磁石62の磁束が、回転子コア61の外周面とスリット69との間を通過する場合も同様である。   For example, as shown in FIG. 7A, a plurality of slits 69 extending in the circumferential direction of the rotor 6 may be arranged in the radial direction of the rotor 6 instead of the notches 64. When no load is applied, the magnetic flux of the permanent magnet 62 may be saturated in this space when passing through the space between the two adjacent slits 69. Thereby, the magnetic flux of the permanent magnet 62 is short-circuited through the short-circuit region. The same applies when the magnetic flux of the permanent magnet 62 passes between the outer peripheral surface of the rotor core 61 and the slit 69.

図7Bに示すように、切欠き64に代えて、回転子6の半径方向に延びるスリット69を回転子コア61に設けてもよい。この場合、永久磁石62の磁束が、回転子コア61の外周面とスリット69との間の空間を通過する場合、この空間で飽和すればよい。   As shown in FIG. 7B, a slit 69 extending in the radial direction of the rotor 6 may be provided in the rotor core 61 instead of the notch 64. In this case, when the magnetic flux of the permanent magnet 62 passes through the space between the outer peripheral surface of the rotor core 61 and the slit 69, it may be saturated in this space.

また、本実施の形態において、永久磁石62が切欠き64により露出している例を説明したが、これに限られない。永久磁石62は、切欠き64によって回転子コア61の外側に露出していなくてもよく、磁気抵抗部63に接触していなくてもよい。具体的には、磁気抵抗部63は、回転子6の円周方向における永久磁石62の一方の側に配置されればよい。   In the present embodiment, the example in which the permanent magnet 62 is exposed by the notch 64 has been described. However, the present invention is not limited to this. The permanent magnet 62 may not be exposed to the outside of the rotor core 61 by the notch 64, and may not be in contact with the magnetoresistive portion 63. Specifically, the magnetoresistive portion 63 may be disposed on one side of the permanent magnet 62 in the circumferential direction of the rotor 6.

例えば、図8に示すように、永久磁石62と磁気抵抗部63との間に回転子コア61が介在してもよい。無負荷時において、永久磁石62の磁束は、永久磁石62と磁気抵抗部63との間の空間を通過するが、この空間で飽和していればよい。これにより、永久磁石62の磁束は、短絡領域を通過して短絡する。   For example, as shown in FIG. 8, a rotor core 61 may be interposed between the permanent magnet 62 and the magnetic resistance portion 63. When no load is applied, the magnetic flux of the permanent magnet 62 passes through the space between the permanent magnet 62 and the magnetoresistive portion 63, but it is only necessary to be saturated in this space. Thereby, the magnetic flux of the permanent magnet 62 is short-circuited through the short-circuit region.

また、本実施の形態において、永久磁石62が円弧状の形状であり、回転子コア61の円周方向に沿って配置される例を説明したが、これに限られない。例えば、永久磁石62は、平板上の形状でもよい。すなわち、永久磁石62において、外周面の面積が内周面の面積以上であればよい。この条件を満たす永久磁石62を使用することにより、回転子コア61の外周から永久磁石62までの距離を、特許文献1に記載の回転子の外周からフラックスバリアまでの距離よりも大きくすることができる。この結果、回転子6全体の強度を増すことができ、遠心力による回転子6の破壊を防ぐことができる。   In the present embodiment, the example in which the permanent magnet 62 has an arc shape and is disposed along the circumferential direction of the rotor core 61 has been described. However, the present invention is not limited thereto. For example, the permanent magnet 62 may have a shape on a flat plate. That is, in the permanent magnet 62, the area of the outer peripheral surface may be equal to or larger than the area of the inner peripheral surface. By using the permanent magnet 62 that satisfies this condition, the distance from the outer periphery of the rotor core 61 to the permanent magnet 62 can be made larger than the distance from the outer periphery of the rotor described in Patent Document 1 to the flux barrier. it can. As a result, the strength of the entire rotor 6 can be increased, and destruction of the rotor 6 due to centrifugal force can be prevented.

つまり、磁気抵抗部63は、回転子6の円周方向において永久磁石62一方側に配置され、永久磁石62の磁束が永久磁石62の円周方向の一方側を通過することを妨げるものであればよい。   That is, the magnetoresistive portion 63 is disposed on one side of the permanent magnet 62 in the circumferential direction of the rotor 6 and prevents the magnetic flux of the permanent magnet 62 from passing on one side of the permanent magnet 62 in the circumferential direction. That's fine.

また、図2、図4及び図5などに示すように、磁気抵抗部63を、回転子6の円周方向における永久磁石62の時計回り方向側に配置する例を説明した。しかし、磁気抵抗部63を、永久磁石62の反時計まわり方向側に配置してもよい。   In addition, as illustrated in FIGS. 2, 4, and 5, the example in which the magnetoresistive portion 63 is disposed on the clockwise direction side of the permanent magnet 62 in the circumferential direction of the rotor 6 has been described. However, the magnetoresistive portion 63 may be arranged on the counterclockwise direction side of the permanent magnet 62.

[第2の実施の形態]
{1.電動発電機の構成}
第2の実施の形態に係る電動発電機2において、回転子の構成が、図2に示す回転子6と異なる。以下、本実施の形態では、回転子の構成を中心に説明する。
[Second Embodiment]
{1. Configuration of motor generator}
In the motor generator 2 according to the second embodiment, the configuration of the rotor is different from that of the rotor 6 shown in FIG. Hereinafter, in the present embodiment, description will be made focusing on the configuration of the rotor.

図9は、本実施の形態に係る電動発電機2の断面図である。図9に示す電動発電機2は、固定子5と、回転子7とを備える。回転子7は、回転子コア71と永久磁石62とを備える。回転子7は、図2に示す回転子6と異なり、磁気抵抗部63を備えない。つまり、切欠き64は、回転子コア71の外周面に形成されない。   FIG. 9 is a cross-sectional view of the motor generator 2 according to the present embodiment. The motor generator 2 shown in FIG. 9 includes a stator 5 and a rotor 7. The rotor 7 includes a rotor core 71 and a permanent magnet 62. Unlike the rotor 6 shown in FIG. 2, the rotor 7 does not include the magnetoresistive portion 63. That is, the notch 64 is not formed on the outer peripheral surface of the rotor core 71.

{2.電動発電機2の磁路の変化}
図10は、第2の実施の形態における電動発電機2の永久磁石62a付近の拡大断面図である。図10において、固定子5の詳細な構造(巻線52、ティース53、スロット54)の表示を省略している。
{2. Change in magnetic path of motor generator 2}
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the permanent magnet 62a of the motor generator 2 according to the second embodiment. In FIG. 10, the detailed structure (winding 52, teeth 53, slot 54) of the stator 5 is not shown.

以下、図10に示す構成を有する電動発電機2における磁路を、永久磁石62aを例にして説明する。ただし、負荷状態において、電動発電機2に形成される磁路は、第1の実施の形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。   Hereinafter, the magnetic path in the motor generator 2 having the configuration shown in FIG. 10 will be described using the permanent magnet 62a as an example. However, since the magnetic path formed in the motor generator 2 in the load state is the same as that in the first embodiment, the detailed description thereof is omitted.

無負荷状態では、電流が固定子5に供給されない。このため、永久磁石62aの磁束は、上記実施の形態と同様に、回転子コア61内で短絡する。永久磁石62aの磁束の磁路を、図10において、矢印73で示す。以下、矢印73で示される磁路を、「磁路73」と呼ぶ。図10に示すように、磁路73は、回転子7の円周方向における永久磁石62aの両側に形成される。   In the no-load state, no current is supplied to the stator 5. For this reason, the magnetic flux of the permanent magnet 62a is short-circuited in the rotor core 61 as in the above embodiment. The magnetic path of the magnetic flux of the permanent magnet 62a is indicated by an arrow 73 in FIG. Hereinafter, the magnetic path indicated by the arrow 73 is referred to as a “magnetic path 73”. As shown in FIG. 10, the magnetic path 73 is formed on both sides of the permanent magnet 62 a in the circumferential direction of the rotor 7.

ここで、永久磁石62aの両端と回転子コア71の外周との間の領域72a,72bは、永久磁石62aの磁束が飽和しないように、十分な厚みを有することが望ましい。無負荷状態において、N極から発する磁束は、領域72a及び72bのいずれか一方を通過するためである。   Here, it is desirable that the regions 72a and 72b between both ends of the permanent magnet 62a and the outer periphery of the rotor core 71 have a sufficient thickness so that the magnetic flux of the permanent magnet 62a is not saturated. This is because the magnetic flux generated from the N pole passes through one of the regions 72a and 72b in the no-load state.

図11は、回転子コア61内の永久磁石62aの位置を説明する図である。上記実施の形態と同様に、円弧Lm、磁束密度Br及びBLを定義する。また、通過幅Lc1,Lc2を定義する。通過幅Lc1は、回転子7の円周方向における永久磁石62aの一方の端から、回転子コア61の外周面までの距離である。通過幅Lc2は、他方の端から、回転子コア61の外周面までの距離である。通過幅Lc1,Lc2は、領域72a,72bの半径方向の幅にそれぞれ相当する。   FIG. 11 is a diagram for explaining the position of the permanent magnet 62 a in the rotor core 61. Similarly to the above embodiment, the arc Lm and the magnetic flux densities Br and BL are defined. Further, passage widths Lc1 and Lc2 are defined. The passage width Lc1 is a distance from one end of the permanent magnet 62a in the circumferential direction of the rotor 7 to the outer peripheral surface of the rotor core 61. The passage width Lc2 is a distance from the other end to the outer peripheral surface of the rotor core 61. The passage widths Lc1 and Lc2 correspond to the radial widths of the regions 72a and 72b, respectively.

永久磁石62aの磁束が、領域72a及び72bで飽和することなく、回転子コア61内で短絡するためには、円弧Lm、通過幅Lc1,Lc2、磁束密度Br,BLが、下記(式3)及び(式4)で示される条件を満たせばよい。   In order for the magnetic flux of the permanent magnet 62a to be short-circuited in the rotor core 61 without being saturated in the regions 72a and 72b, the arc Lm, the passage widths Lc1 and Lc2, and the magnetic flux densities Br and BL are expressed by the following (formula 3). And the condition shown by (Formula 4) may be satisfied.

BL×Lc1≧Br×Lm×{Lc1/(Lc1+Lc2)} ・・・(式3)
BL×Lc2≧Br×Lm×{Lc2/(Lc1+Lc2)} ・・・(式4)
(式3)を通過幅Lc1について解くことにより、通過幅Lc1は、(式5)により表される。
BL × Lc1 ≧ Br × Lm × {Lc1 / (Lc1 + Lc2)} (Expression 3)
BL × Lc2 ≧ Br × Lm × {Lc2 / (Lc1 + Lc2)} (Expression 4)
By solving (Equation 3) for the passage width Lc1, the passage width Lc1 is expressed by (Equation 5).

Lc1={(Br×Lm)/Bm}−Lc2 ・・・(式5)
(式4)を通過幅Lc2について解くことにより、通過幅Lc1は、(式6)により表される。
Lc1 = {(Br × Lm) / Bm} −Lc2 (Formula 5)
By solving (Equation 4) for the passage width Lc2, the passage width Lc1 is expressed by (Equation 6).

Lc2={(Br×Lm)/Bm}−Lc1 ・・・(式6)
このように、通過幅Lc1,Lc2が(式5)及び(式6)を満たすように、永久磁石62aを回転子コア71内に配置することにより、無負荷状態において、永久磁石62aの磁束を回転子7内で短絡させることができる。従って、永久磁石62aの磁束が、無負荷状態において、回転子7から漏洩することを防ぐことができる。上記の説明は、永久磁石62cでも同様に成り立つ。また、永久磁石62b及び62dについても、磁路の向きが逆になる点を除き、上記の説明が同様に成り立つ。
Lc2 = {(Br × Lm) / Bm} −Lc1 (Expression 6)
In this way, by arranging the permanent magnet 62a in the rotor core 71 so that the passage widths Lc1 and Lc2 satisfy (Expression 5) and (Expression 6), the magnetic flux of the permanent magnet 62a can be changed in the no-load state. A short circuit can be made in the rotor 7. Therefore, the magnetic flux of the permanent magnet 62a can be prevented from leaking from the rotor 7 in a no-load state. The above description holds true for the permanent magnet 62c. Further, the above description is similarly applied to the permanent magnets 62b and 62d except that the direction of the magnetic path is reversed.

[第3の実施の形態]
図12は、第3の実施の形態に係る電動発電機2の断面図である。図12に示すように、本実施の形態において、電動発電機2は、固定子8と、回転子9とを備える。
[Third Embodiment]
FIG. 12 is a cross-sectional view of the motor generator 2 according to the third embodiment. As shown in FIG. 12, the motor generator 2 includes a stator 8 and a rotor 9 in the present embodiment.

回転子9は、回転子コア91と、4つの永久磁石92a〜92bとを備える。永久磁石92a〜92d内の矢印は、永久磁石92a〜92dの各々の着磁方向を示す。以下、永久磁石92a〜92dを総称する場合、「永久磁石92」と呼ぶ。上記実施の形態と異なり、永久磁石92の磁束は、無負荷状態において、回転子9から漏洩し、固定子8と鎖交する。   The rotor 9 includes a rotor core 91 and four permanent magnets 92a to 92b. The arrows in the permanent magnets 92a to 92d indicate the magnetization directions of the permanent magnets 92a to 92d. Hereinafter, the permanent magnets 92a to 92d are collectively referred to as “permanent magnet 92”. Unlike the above embodiment, the magnetic flux of the permanent magnet 92 leaks from the rotor 9 and links with the stator 8 in a no-load state.

図13は、図12に示す固定子8の断面図である。固定子8は、無負荷状態において発生する誘起電圧をキャンセルする。図13に示すように、固定子8は、固定子コア81と、主ティース831〜836と、補助ティース841〜846と、主巻線851〜856と、補助巻線861〜866とを備える。   13 is a cross-sectional view of the stator 8 shown in FIG. The stator 8 cancels the induced voltage generated in the no-load state. As shown in FIG. 13, the stator 8 includes a stator core 81, main teeth 831 to 836, auxiliary teeth 841 to 846, main windings 851 to 856, and auxiliary windings 861 to 866.

主ティース831〜836の幅は、補助ティース841〜846の幅よりも広い。ただし、図13では、主ティース831〜836と補助ティース841〜846との比を誇張して表示し、補助ティース841〜846の幅を大きく示している。   The widths of the main teeth 831 to 836 are wider than the widths of the auxiliary teeth 841 to 846. However, in FIG. 13, the ratio of the main teeth 831 to 836 and the auxiliary teeth 841 to 846 is exaggerated and the width of the auxiliary teeth 841 to 846 is greatly shown.

互いに隣接する主ティースと補助ティースとの間の空間は、スロットとしてカウントされない。補助ティースを介して隣り合う2つの主ティースの間に形成される空間が、1スロットとしてカウントされる。従って、固定子8のスロット数は、6である。   A space between the adjacent main teeth and auxiliary teeth is not counted as a slot. A space formed between two main teeth adjacent via the auxiliary teeth is counted as one slot. Accordingly, the number of slots of the stator 8 is six.

主巻線851〜856は、集中巻により、主ティース831〜836の各々に巻かれる。補助巻線861〜866は、集中巻により、補助ティース841〜846の各々に巻かれる。補助巻線861〜866は、主巻線851〜856と反対向きに巻かれる。   Main windings 851 to 856 are wound around each of main teeth 831 to 836 by concentrated winding. The auxiliary windings 861 to 866 are wound around each of the auxiliary teeth 841 to 846 by concentrated winding. The auxiliary windings 861 to 866 are wound in the opposite direction to the main windings 851 to 856.

図14は、図12に示す固定子8に巻かれる主巻線及び補助巻線の結線図である。固定子8を備える電動発電機2において、並列回路数は、2である。図14は、2つの並列回路のうち一方の並列回路を示す。   FIG. 14 is a connection diagram of the main winding and the auxiliary winding wound around the stator 8 shown in FIG. In the motor generator 2 including the stator 8, the number of parallel circuits is two. FIG. 14 shows one of the two parallel circuits.

図14に示す回路は、主巻線851,853,855と、補助巻線861〜866との結線図である。なお、主巻線851,853,855として複数のコイルが示されているが、これら複数のコイルの各々は、主ティースに巻かれた1巻き分のコイルを示している。   The circuit shown in FIG. 14 is a connection diagram of main windings 851, 853, 855 and auxiliary windings 861-866. Although a plurality of coils are shown as the main windings 851, 853, 855, each of the plurality of coils indicates a coil for one turn wound around the main teeth.

補助巻線861と、主巻線851と、補助巻線862とは直列に接続される。補助巻線861は、端子871に接続される。電流iが、インバータ4から端子871に供給される。補助巻線862は、接地される。 The auxiliary winding 861, the main winding 851, and the auxiliary winding 862 are connected in series. The auxiliary winding 861 is connected to the terminal 871. The current i u is supplied from the inverter 4 to the terminal 871. The auxiliary winding 862 is grounded.

補助巻線863と、主巻線853と、補助巻線864とは直列に接続される。補助巻線863は、端子872に接続される。電流iが、インバータ4から端子872に供給される。補助巻線864は、接地される。 The auxiliary winding 863, the main winding 853, and the auxiliary winding 864 are connected in series. The auxiliary winding 863 is connected to the terminal 872. Current i v is supplied from the inverter 4 to the terminal 872. The auxiliary winding 864 is grounded.

補助巻線865と、主巻線855と、補助巻線866とは直列に接続される。補助巻線865は、端子873に接続される。電流iが、インバータ4から端子873に供給される。補助巻線866は、接地される。 The auxiliary winding 865, the main winding 855, and the auxiliary winding 866 are connected in series. The auxiliary winding 865 is connected to the terminal 873. The current i w is supplied from the inverter 4 to the terminal 873. The auxiliary winding 866 is grounded.

図15は、無負荷状態において、回転子7から漏洩する磁束(漏洩磁束)が固定子5と鎖交した際に発生する磁路を示す図である。図15において,主巻線851のうち、主ティース831に対する1巻きを、主巻線851a,851bとし、主巻線851a,851bを除く主巻線の表示を省略している。また、補助巻線861,862は、1巻き分のみを示している。   FIG. 15 is a diagram illustrating a magnetic path generated when a magnetic flux leaking from the rotor 7 (leakage magnetic flux) is linked to the stator 5 in an unloaded state. In FIG. 15, of the main windings 851, one turn for the main teeth 831 is referred to as main windings 851 a and 851 b, and the main windings excluding the main windings 851 a and 851 b are not shown. Further, the auxiliary windings 861 and 862 show only one turn.

以下、図14及び図15を参照しながら、無負荷状態において、誘起電圧がキャンセルされる理由を、永久磁石92aを例にして説明する。   Hereinafter, the reason why the induced voltage is canceled in the no-load state will be described using the permanent magnet 92a as an example with reference to FIGS.

上述のように、永久磁石92aの磁束は、無負荷状態において、回転子9から漏洩し、固定子8と鎖交する。漏洩磁束が固定子8と鎖交することにより、固定子8及び回転子9を通過する磁路87,88が形成される。磁路87は、永久磁石92a、主ティース831、及び補助ティース841を通過する。磁路88は、永久磁石92a、主ティース831、及び補助ティース842を通過する。   As described above, the magnetic flux of the permanent magnet 92a leaks from the rotor 9 and links with the stator 8 in a no-load state. Magnetic fluxes 87 and 88 passing through the stator 8 and the rotor 9 are formed by the leakage magnetic flux interlinking with the stator 8. The magnetic path 87 passes through the permanent magnet 92a, the main teeth 831, and the auxiliary teeth 841. The magnetic path 88 passes through the permanent magnet 92a, the main teeth 831, and the auxiliary teeth 842.

回転子9は、無負荷状態においても回転を続けている。このため、磁路87及び88が形成されることにより、主巻線851及び補助巻線861,862に誘起電圧が発生する。   The rotor 9 continues to rotate even in a no-load state. For this reason, an induced voltage is generated in the main winding 851 and the auxiliary windings 861 and 862 by forming the magnetic paths 87 and 88.

図14に示す矢印は、主巻線851及び補助巻線861,862の各々で発生する誘起電圧の向きを示す。補助巻線861,862は、主巻線851と反対方向に巻かれているため、補助巻線861,862で発生する誘起電圧の向きは、主巻線851で発生する誘起電圧の向きと逆である。主巻線851及び補助巻線861,862が直列接続されているため、主巻線851で発生する誘起電圧は、補助巻線861,862で発生する誘起電圧によりキャンセルされる。   The arrows shown in FIG. 14 indicate directions of induced voltages generated in the main winding 851 and the auxiliary windings 861 and 862, respectively. Since the auxiliary windings 861 and 862 are wound in the opposite direction to the main winding 851, the direction of the induced voltage generated in the auxiliary windings 861 and 862 is opposite to the direction of the induced voltage generated in the main winding 851. It is. Since the main winding 851 and the auxiliary windings 861, 862 are connected in series, the induced voltage generated in the main winding 851 is canceled by the induced voltage generated in the auxiliary windings 861, 862.

発動電動機2の内部が故障により短絡した場合、電動発電機2を無負荷状態に移行させる必要がある。無負荷状態においても、漏れ磁束による誘起電圧を原因とする電流が固定子8で発生することを抑制できるため、電流が、電動発電機2の内部で短絡することがないため、電動発電機2の発熱及び故障を防ぐことができる。   When the inside of the motor 2 is short-circuited due to a failure, the motor generator 2 needs to be shifted to a no-load state. Even in the no-load state, since it is possible to suppress the current caused by the induced voltage due to the leakage magnetic flux from being generated in the stator 8, the current is not short-circuited inside the motor generator 2. Heat generation and failure can be prevented.

図16は、負荷状態において、固定子8及び回転子9に形成される磁路を示す図である。負荷状態においては、インバータ4は、主巻線851及び補助巻線861,862に電流を供給する。補助巻線861,862は、主巻線851と反対向きに巻かれているため、補助巻線861,862で発生する磁束は、主巻線851で発生する磁束をキャンセルする方向に作用する。   FIG. 16 is a diagram illustrating magnetic paths formed in the stator 8 and the rotor 9 in a loaded state. In the load state, the inverter 4 supplies current to the main winding 851 and the auxiliary windings 861 and 862. Since the auxiliary windings 861 and 862 are wound in the opposite direction to the main winding 851, the magnetic flux generated in the auxiliary windings 861 and 862 acts in a direction to cancel the magnetic flux generated in the main winding 851.

しかし、補助ティース841,842の幅は、主ティース831の幅より小さいため、補助ティース841,842は、補助ティース841,842で発生する磁束により飽和する。従って、負荷状態では、主巻線851で発生する磁束と永久磁石92aとが合成された磁束は、飽和した補助ティース841,842を通過することができない。合成された磁束は、磁路89を通過する。磁路89を通過する磁束により、電動発電機2は、回転子9を回転させたり、回転子9の回転に応じた発電を行ったりすることが可能である。   However, since the widths of the auxiliary teeth 841 and 842 are smaller than the width of the main teeth 831, the auxiliary teeth 841 and 842 are saturated with the magnetic flux generated by the auxiliary teeth 841 and 842. Therefore, in the load state, the magnetic flux generated by combining the magnetic flux generated in the main winding 851 and the permanent magnet 92a cannot pass through the saturated auxiliary teeth 841 and 842. The synthesized magnetic flux passes through the magnetic path 89. The motor generator 2 can rotate the rotor 9 or generate electric power according to the rotation of the rotor 9 by the magnetic flux passing through the magnetic path 89.

以上、主巻線851及び補助巻線861,862を例に、無負荷状態における誘起電圧がキャンセルされる理由を説明したが、直列接続された主巻線853及び補助巻線863,864についても同様である。直列接続された主巻線855及び補助巻線865,866についても同様である。また、永久磁石92b〜92cについても、同期の説明が同様に成り立つ。また、本実施の形態において、回転子9に代えて回転子6,7を使用してもよい。   The reason why the induced voltage in the no-load state is canceled has been described by taking the main winding 851 and the auxiliary windings 861 and 862 as an example. However, the main winding 853 and the auxiliary windings 863 and 864 connected in series are also described. It is the same. The same applies to the main winding 855 and the auxiliary windings 865 and 866 connected in series. Further, the description of the synchronization holds true for the permanent magnets 92b to 92c as well. In the present embodiment, the rotors 6 and 7 may be used instead of the rotor 9.

[第4の実施の形態]
上記実施の形態では、インナーロータ型の電動発電機2について説明した。しかし、電動発電機2は、アウターロータ型であってもよい。以下、アウターロータ型の電動発電機2について、上記実施の形態と異なる点を中心に説明する。
[Fourth Embodiment]
In the above embodiment, the inner rotor type motor generator 2 has been described. However, the motor generator 2 may be an outer rotor type. Hereinafter, the outer rotor type motor generator 2 will be described focusing on differences from the above embodiment.

図17は、本実施の形態に係る電動発電機2の断面図である。図17に示す電動発電機2は、アウターロータ型であり、固定子15と、回転子16とを備える。固定子15は、回転軸Aと同軸に配置される。回転子16は、固定子15の外周に配置され、回転軸Aを中心に回転する。   FIG. 17 is a cross-sectional view of the motor generator 2 according to the present embodiment. The motor generator 2 shown in FIG. 17 is an outer rotor type, and includes a stator 15 and a rotor 16. The stator 15 is arranged coaxially with the rotation axis A. The rotor 16 is disposed on the outer periphery of the stator 15 and rotates about the rotation axis A.

固定子15は、固定子コア151と、巻線152と、24個のティース153とを備える。なお、図17において、巻線152の一部及びティース153の一部の符号の表示を省略している。   The stator 15 includes a stator core 151, a winding 152, and 24 teeth 153. In FIG. 17, a part of the winding 152 and a part of the teeth 153 are not shown.

固定子コア151は、円柱形状であり、固定子コア51と同様の素材により形成される。ティース153が、固定子コア151の外周側に設けられる。スロット154は、互いに隣り合う2つのティース153,153の間の空間である。巻線152は、ティース153に巻かれる。巻線152の巻き方は、巻線52と同様である。   The stator core 151 has a cylindrical shape and is formed of the same material as that of the stator core 51. Teeth 153 is provided on the outer peripheral side of stator core 151. The slot 154 is a space between two adjacent teeth 153 and 153. Winding 152 is wound around teeth 153. The winding method of the winding 152 is the same as that of the winding 52.

回転子16は、回転子コア161と、4つの永久磁石162a〜162dと、4つの磁気抵抗部163とを含む。回転子コア161は、中空の円筒形状であり、回転軸Aを中心に回転する。回転子コア161は、回転子コア61と同様の素材により形成される。   The rotor 16 includes a rotor core 161, four permanent magnets 162a to 162d, and four magnetoresistive portions 163. The rotor core 161 has a hollow cylindrical shape and rotates about the rotation axis A. The rotor core 161 is made of the same material as the rotor core 61.

永久磁石162a〜162dは、回転子コア161内に配置され、回転子16の半径方向に着磁される。以下、永久磁石162a〜162dを総称する場合、「永久磁石162」と記載する。   Permanent magnets 162 a to 162 d are arranged in the rotor core 161 and are magnetized in the radial direction of the rotor 16. Hereinafter, the permanent magnets 162a to 162d are collectively referred to as “permanent magnet 162”.

永久磁石162の断面形状は、円弧状である。永久磁石162の素材は、永久磁石62と同様である。永久磁石162内の矢印は、着磁方向を示す。周方向に互いに隣り合う2つの永久磁石において、磁極の向きが反対となる。   The sectional shape of the permanent magnet 162 is an arc shape. The material of the permanent magnet 162 is the same as that of the permanent magnet 62. An arrow in the permanent magnet 162 indicates the magnetization direction. In the two permanent magnets adjacent to each other in the circumferential direction, the directions of the magnetic poles are opposite.

磁気抵抗部163は、回転子16の円周方向における永久磁石162の一方側に配置され、回転子16の内周に達する。磁気抵抗部163は、回転子16の内周に設けられた切欠き164により形成される。回転子16の円周方向における永久磁石162の一方側の側面が、磁気抵抗部163により回転子コア161の外部に露出する。永久磁石162の他方側には、磁気抵抗部163は配置されない。   The magnetoresistive portion 163 is disposed on one side of the permanent magnet 162 in the circumferential direction of the rotor 16 and reaches the inner periphery of the rotor 16. The magnetoresistive portion 163 is formed by a notch 164 provided on the inner periphery of the rotor 16. One side surface of the permanent magnet 162 in the circumferential direction of the rotor 16 is exposed to the outside of the rotor core 161 by the magnetoresistive portion 163. The magnetoresistive portion 163 is not disposed on the other side of the permanent magnet 162.

以下、本実施の形態に係る電動発電機2における磁路の変化について説明する。   Hereinafter, the change of the magnetic path in the motor generator 2 according to the present embodiment will be described.

図18は、図17に示す電動発電機2において、無負荷状態のときに形成される磁路を示す図である。図18に示すように、無負荷状態において、永久磁石162の磁束は、回転子コア161内で短絡する。矢印167a〜167dは、永久磁石162a〜162dの各々の磁束により、回転子コア161内に形成される磁路を示す。以下、矢印167a〜167dを、「磁路167a〜167d」と呼ぶ。   FIG. 18 is a diagram showing a magnetic path formed when the motor generator 2 shown in FIG. 17 is in a no-load state. As shown in FIG. 18, the magnetic flux of the permanent magnet 162 is short-circuited in the rotor core 161 in the no-load state. Arrows 167a to 167d indicate magnetic paths formed in the rotor core 161 by the magnetic fluxes of the permanent magnets 162a to 162d. Hereinafter, the arrows 167a to 167d are referred to as “magnetic paths 167a to 167d”.

以下、磁路167aについて説明する。なお、磁路167aの説明は、磁路167b〜167cについても同様に成り立つ。   Hereinafter, the magnetic path 167a will be described. The description of the magnetic path 167a is similarly applied to the magnetic paths 167b to 167c.

上記第1の実施の形態と同様に、永久磁石162aに接する磁気抵抗部163の磁気抵抗は、永久磁石162aを中心にして磁気抵抗部163と反対側の領域166の磁気抵抗よりも大きい。領域166は、第1の実施の形態で説明した領域66(図4又は図5参照)に対応する。エアギャップ(固定子15と回転子16との間の空間)の磁気抵抗は、回転子コア161の磁気抵抗よりも大きい。従って、永久磁石162aの磁束は、N極から発し、領域166を通過して、S極に達する。   Similar to the first embodiment, the magnetic resistance of the magnetoresistive portion 163 in contact with the permanent magnet 162a is larger than the magnetic resistance of the region 166 opposite to the magnetoresistive portion 163 with the permanent magnet 162a as the center. The region 166 corresponds to the region 66 (see FIG. 4 or FIG. 5) described in the first embodiment. The magnetic resistance of the air gap (the space between the stator 15 and the rotor 16) is larger than the magnetic resistance of the rotor core 161. Therefore, the magnetic flux of the permanent magnet 162a is emitted from the N pole, passes through the region 166, and reaches the S pole.

この場合、領域166が、無負荷状態のときに永久磁石162aの磁束により飽和しないように、十分な厚みを有することが望ましい。この厚みの条件は、上記第1の実施の形態で説明した円弧Lmを、永久磁石162aの内周面における円周方向の長さと定義し、通過幅Lcを、永久磁石162aの内周面における円周方向の端から回転子コア161の内周面までの長さと定義すればよい。これにより、磁気飽和が、無負荷状態において回転子コア161で発生しない条件を求めることができる。   In this case, it is desirable that the region 166 has a sufficient thickness so as not to be saturated by the magnetic flux of the permanent magnet 162a in a no-load state. The condition of this thickness is that the arc Lm described in the first embodiment is defined as the length in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the permanent magnet 162a, and the passage width Lc is defined on the inner circumferential surface of the permanent magnet 162a. What is necessary is just to define with the length from the edge of the circumferential direction to the internal peripheral surface of the rotor core 161. As a result, a condition in which magnetic saturation does not occur in the rotor core 161 in the no-load state can be obtained.

次に、負荷状態のときに電動発電機2内で形成される磁路について、永久磁石162aを例にして説明する。   Next, the magnetic path formed in the motor generator 2 in the load state will be described using the permanent magnet 162a as an example.

図19は、図17に示す電動発電機2において、負荷状態のときに形成される磁路を示す図である。負荷状態では、電流i,i及びiが巻線152に供給されるため、磁束が固定子5で発生する。発生した磁束は、エアギャップを通過して回転子16に流入し、永久磁石162aの磁束と合成される。合成された磁束は、回転子コア161内の領域166で飽和する。 FIG. 19 is a diagram showing a magnetic path formed when the motor generator 2 shown in FIG. 17 is in a load state. In the load state, currents i u , i v and i w are supplied to the winding 152, so that magnetic flux is generated in the stator 5. The generated magnetic flux passes through the air gap and flows into the rotor 16, and is combined with the magnetic flux of the permanent magnet 162a. The synthesized magnetic flux is saturated in the region 166 in the rotor core 161.

領域166で磁気飽和が発生することにより、合成された磁束は、エアギャップを通過し、固定子5を通過する。最終的に、合成された磁束は、固定子15及び回転子16を通過し、矢印168aで示す磁路を通る。   When magnetic saturation occurs in the region 166, the synthesized magnetic flux passes through the air gap and passes through the stator 5. Finally, the synthesized magnetic flux passes through the stator 15 and the rotor 16 and passes through the magnetic path indicated by the arrow 168a.

永久磁石162b〜162dの磁束も、永久磁石162aの磁束と同様に、固定子5で発生した磁束と合成される。この結果、図19に示すように、矢印168b〜168dで示す磁路が形成される。   The magnetic fluxes of the permanent magnets 162b to 162d are combined with the magnetic flux generated in the stator 5, similarly to the magnetic flux of the permanent magnet 162a. As a result, as shown in FIG. 19, magnetic paths indicated by arrows 168b to 168d are formed.

このように、アウターロータ型の電動発電機2も、上記実施の形態と同様に、無負荷状態において、永久磁石の磁束を回転子コア61内で他の永久磁石を通過することなく短絡させることができる。また、負荷状態において、永久磁石162と合成された磁束は、固定子5で発生した磁束と合成され、固定子5及び回転子6を通過する。従って、負荷状態及び無負荷状態において、永久磁石162により発生する界磁を調整することができる。   As described above, the outer rotor type motor generator 2 also causes the magnetic flux of the permanent magnet to be short-circuited in the rotor core 61 without passing through other permanent magnets in the no-load state, as in the above embodiment. Can do. In the loaded state, the magnetic flux combined with the permanent magnet 162 is combined with the magnetic flux generated in the stator 5 and passes through the stator 5 and the rotor 6. Therefore, the field generated by the permanent magnet 162 can be adjusted in the loaded state and the unloaded state.

なお、磁気抵抗部163は、上記第1の実施の形態と同様に、回転子16の半径方向に並べた複数のスリットであってもよく、あるいは、回転子6の半径方向に延びるスリットであってもよい。また、永久磁石162は、磁気抵抗部63に接していなくてもよい。   The magnetoresistive portion 163 may be a plurality of slits arranged in the radial direction of the rotor 16 as in the first embodiment, or may be a slit extending in the radial direction of the rotor 6. May be. Further, the permanent magnet 162 may not be in contact with the magnetoresistive portion 63.

以上説明したように、電動発電機2は、インナーロータ型でもアウターロータ型であってもよく、回転子に対向して配置されればよい。回転子の半径方向に着磁される永久磁石が、回転子内に配置される。磁気抵抗部は、回転子の円周方向において永久磁石の一方側に配置されることにより、永久磁石の磁束が永久磁石の一方側を通過することを妨げればよい。   As described above, the motor generator 2 may be an inner rotor type or an outer rotor type, and may be disposed to face the rotor. Permanent magnets magnetized in the radial direction of the rotor are arranged in the rotor. The magnetoresistive portion may be disposed on one side of the permanent magnet in the circumferential direction of the rotor to prevent the magnetic flux of the permanent magnet from passing through one side of the permanent magnet.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。   While the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

100 スタータジェネレータ
200 エンジンユニット
1 エンジン
2 電動発電機
3 コントローラ
4 インバータ
5,8,15 固定子
6,7,9,16 回転子
51,81,151 固定子コア
52 巻線
53 ティース
54 スロット
61,71,91,161 回転子コア
62a〜62d,92a〜92d,162a〜162d 永久磁石
63,163 磁気抵抗部
64,164 切欠き
65 ブリッジ部
831〜836 主ティース
841〜846 補助ティース
851〜856,851a,851b 主巻線
861〜866 補助巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Starter generator 200 Engine unit 1 Engine 2 Motor generator 3 Controller 4 Inverters 5, 8, 15 Stator 6, 7, 9, 16 Rotor 51, 81, 151 Stator core 52 Winding 53 Teeth 54 Slots 61, 71 , 91, 161 Rotor cores 62a-62d, 92a-92d, 162a-162d Permanent magnets 63, 163 Magnetic resistance portions 64, 164 Notches 65 Bridge portions 831-836 Main teeth 841-846 Auxiliary teeth 851-856, 851a, 851b Main winding 861-866 Auxiliary winding

Claims (5)

回転軸を中心に回転する回転子と、
前記回転子に対向して配置される固定子と、
前記回転子内に配置され、前記回転子の半径方向に着磁される第1の永久磁石とを備え、
前記回転子は、
前記回転子の円周方向において前記第1の永久磁石の一方側に配置され、前記第1の永久磁石の磁束が前記第1の永久磁石の一方側を通過することを妨げる第1の磁気抵抗部を含み、
無負荷状態において、前記第1の永久磁石の磁束は、前記回転子内で短絡し、
負荷状態において、前記第1の永久磁石の磁束と前記固定子で発生する磁束とが合成された磁束は、前記回転子の飽和磁束以上である電動発電機。
A rotor that rotates about a rotation axis;
A stator disposed opposite the rotor;
A first permanent magnet disposed in the rotor and magnetized in a radial direction of the rotor,
The rotor is
A first magnetoresistor that is disposed on one side of the first permanent magnet in the circumferential direction of the rotor and prevents the magnetic flux of the first permanent magnet from passing through one side of the first permanent magnet. Part
In an unloaded state, the magnetic flux of the first permanent magnet is short-circuited in the rotor,
The motor generator in which a magnetic flux obtained by combining the magnetic flux of the first permanent magnet and the magnetic flux generated by the stator is greater than or equal to the saturation magnetic flux of the rotor in a loaded state.
請求項1に記載の電動発電機であって、さらに、
前記回転子内の円周方向において前記第1の永久磁石の位置と異なる位置に前記第1の磁気抵抗部を介して配置され、前記回転子の半径方向に着磁される第2の永久磁石を備え、
前記回転子は、
前記回転子の円周方向において前記第2の永久磁石の一方側に配置され、前記第2の永久磁石の磁束が前記第2の永久磁石の一方側を通過することを妨げる第2の磁気抵抗部を含む電動発電機。
The motor generator according to claim 1, further comprising:
A second permanent magnet which is arranged via the first magnetoresistive portion at a position different from the position of the first permanent magnet in the circumferential direction in the rotor and is magnetized in the radial direction of the rotor. With
The rotor is
A second magnetoresistor disposed on one side of the second permanent magnet in the circumferential direction of the rotor and preventing magnetic flux of the second permanent magnet from passing through one side of the second permanent magnet. Motor generator including parts.
請求項1又は2に記載の電動発電機であって、
前記第1の磁気抵抗部は、前記回転子の前記固定子側の面に開口するスリット又は切欠きからなる形成される電動発電機。
The motor generator according to claim 1 or 2,
The first magnetoresistive portion is a motor generator formed of a slit or a notch that opens in a surface of the rotor on the stator side.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動発電機であって、
前記固定子は、前記回転子の外周側に配置され、
前記第1の永久磁石において、前記固定子側の面の面積が前記固定子と反対側の面の面積以上であり、
前記回転子は、さらに、
前記固定子側の面と前記永久磁石との間に形成され、前記第1の永久磁石の磁束を通過させるブリッジ部を含む、電動発電機。
The motor generator according to any one of claims 1 to 3,
The stator is disposed on the outer peripheral side of the rotor,
In the first permanent magnet, the area of the surface on the stator side is equal to or larger than the area of the surface on the opposite side of the stator,
The rotor further includes:
A motor generator including a bridge portion that is formed between the stator side surface and the permanent magnet and allows the magnetic flux of the first permanent magnet to pass therethrough.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動発電機と、
前記回転子の前記回転軸に連結された回転軸を含むエンジンとを備えるエンジンユニット。
The motor generator according to any one of claims 1 to 4,
An engine unit including a rotation shaft coupled to the rotation shaft of the rotor.
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