JP2018007313A - Permanent magnet motor and elevator driving/hoisting machine - Google Patents

Permanent magnet motor and elevator driving/hoisting machine Download PDF

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勇介 浅海
Yusuke Asaumi
勇介 浅海
榎本 裕治
Yuji Enomoto
裕治 榎本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permanent magnet motor at as low cost as possible by reducing the content of dysprosium in a neodymium rare earth magnet for forming a rotor or keeping the magnet from including dysprosium.SOLUTION: A permanent magnet motor comprises: a rotor using an electromagnetic steel plate and a neodymium rare earth magnet; and a stator using an electromagnetic steel plate. According to a content of dysprosium in the neodymium rare earth magnet included in the rotor, and an iron loss of the electromagnetic steel plates of the rotor and stator, the thickness of the neodymium rare earth magnet of the rotor in a radial direction is determined to be a thickness that never causes the demagnetization of the neodymium rare earth magnet.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、永久磁石モータ、およびこれを用いたエレベータ駆動巻上機に関する。   The present invention relates to a permanent magnet motor and an elevator drive hoist using the same.

エレベータ駆動巻上機用のモータは、建築レイアウトの自由度向上の観点から、専用の機械室を無くして、昇降路内に設置することが望ましい。昇降路内は、その構造上、気密性は無く、ほこりや塵が入り込んでいる。ほこりや塵が、モータ摺動面等に入り込むことは、故障の原因となるため、信頼性の向上と保守負担軽減の観点から、昇降路内に設置されるエレベータ用のモータは、モータ自体に気密性を持たせた、全閉構造にする必要がある。   The motor for the elevator drive hoisting machine is desirably installed in the hoistway without a dedicated machine room from the viewpoint of improving the flexibility of the building layout. The hoistway is not airtight due to its structure, and dust and dust enter it. Dust and dust entering the sliding surface of the motor, etc., can cause a failure. From the viewpoint of improving reliability and reducing the maintenance burden, the elevator motor installed in the hoistway is attached to the motor itself. It is necessary to have a fully closed structure with airtightness.

小型・軽量、低振動が要求されるエレベータ駆動巻上機には、高トルク密度で低トルク脈動な永久磁石式モータが使用される。このモータには、高いエネルギー密度を有する、ネオジム磁石が一般的に採用されている。ネオジム磁石の保磁力は、温度上昇に伴って、低下するが、モータの駆動時には銅損、鉄損などが発生し、発熱するため、モータは高温になり、磁石が減磁するリスクは高い。モータの磁石が減磁することにより、エレベータの挙動が変わり、乗客を危険にさらすことがあってはならない。また、磁石が部分的に減磁することにより、トルク脈動が悪化し、振動・騒音が大きくなって、乗客に不快感を与える可能性がある。そのため、エレベータ用モータでは、磁石の減磁率が0%となるようにしなければならない。モータ温度を低下させる方策として、空冷によるモータを冷やす効率を上げるために、モータ内部に風を取り込む開口部をモータに設けた開放構造とすることが考えられるが、前述のように、エレベータ駆動巻上機用のモータを昇降路内に設置するには、全閉構造にする必要がある。他には、モータに水を流すパイプを設けて水冷により冷やすことも考えられるが、昇降路内に、水冷用の水を供給するための水道管を設けることは、構造面、コスト面から難しい。   Permanent magnet motors with high torque density and low torque pulsation are used for elevator-driven hoisting machines that require small size, light weight, and low vibration. For this motor, a neodymium magnet having a high energy density is generally employed. Although the coercive force of a neodymium magnet decreases as the temperature rises, copper loss, iron loss, etc. occur when the motor is driven, and heat is generated, so that the motor becomes hot and there is a high risk that the magnet will demagnetize. The demagnetization of the motor magnets should change the behavior of the elevator and not endanger passengers. Further, when the magnet is partially demagnetized, torque pulsation is deteriorated, vibration and noise are increased, and there is a possibility that passengers may feel uncomfortable. Therefore, in an elevator motor, the demagnetization factor of the magnet must be 0%. As a measure for lowering the motor temperature, in order to increase the efficiency of cooling the motor by air cooling, an open structure in which an opening for taking in air into the motor is provided in the motor can be considered. In order to install the motor for the upper machine in the hoistway, it is necessary to have a fully closed structure. In addition, it is conceivable to provide a pipe for flowing water to the motor and cool it by water cooling. However, it is difficult to provide a water pipe for supplying water for water cooling in the hoistway in terms of structure and cost. .

ところで、エレベータ駆動巻上機用のモータとしては、SPM(表面磁石型)モータがよく用いられている。SPMモータは、永久磁石と固定子巻線の間に漏れがないため、磁束を有効に鎖交させることができる。また、ギャップの磁束分布は高調波を多く含まないため、振動・騒音が少なく、快適性が求められるエレベータ駆動巻上機用のモータに適している。SPMモータについては、高速回転時に、遠心力により、磁石が破損したり接着剤が剥がれたりする恐れがある。しかしながら、エレベータ駆動巻上機用のモータの回転速度は、主にマンションや駅などに用いられるモータで、160 min-1程度、主に高層ビルや、大規模商業施設で用いられるモータで260 min-1程度の低速回転であり、このような問題は起きない。一方で、回転子のギャップ面は、固定子が発生する回転磁界により、磁束方向の変化が激しく、ギャップ面の表面に永久磁石が配置されるSPMモータは、永久磁石が減磁しやすい。また、固定子ティース先端に鍔部が無いオープンスロットとすることで、巻線作業の工数削減と巻線設備の簡素化ができることから、製造コストの低減のためには望ましい構造である。ただ、オープンスロット構造は、ティース先端での磁束変化が急峻となり、これは磁束の高調波成分増加につながるため、鉄損が増加する。鉄損が大きい程、磁石温度も上がるため、磁石はさらに減磁しやすくなる。 By the way, an SPM (surface magnet type) motor is often used as a motor for an elevator drive hoist. Since there is no leakage between the permanent magnet and the stator winding, the SPM motor can effectively link the magnetic flux. Further, since the magnetic flux distribution in the gap does not contain many harmonics, it is suitable for a motor for an elevator drive hoisting machine that requires less vibration and noise and requires comfort. With respect to the SPM motor, the magnet may be damaged or the adhesive may be peeled off due to centrifugal force during high-speed rotation. However, the rotational speed of the motor for elevator-driven hoisting machines is approximately 160 min -1 for motors used mainly in condominiums and stations, and 260 min for motors used mainly in high-rise buildings and large-scale commercial facilities. Such a problem does not occur at a low speed of about -1 . On the other hand, on the gap surface of the rotor, the magnetic flux direction changes greatly due to the rotating magnetic field generated by the stator, and in the SPM motor in which the permanent magnet is arranged on the surface of the gap surface, the permanent magnet is likely to be demagnetized. In addition, since an open slot having no flange at the end of the stator teeth can reduce the number of winding work steps and simplify the winding equipment, it is a desirable structure for reducing the manufacturing cost. However, in the open slot structure, the change in magnetic flux at the tip of the tooth becomes steep, which leads to an increase in the harmonic component of the magnetic flux, and thus the iron loss increases. The greater the iron loss, the higher the magnet temperature, and the magnet is more likely to demagnetize.

高温においても保磁力を維持するために、ネオジム磁石にはジスプロシウム(Dy)が添加されているが、Dyは希少なレアアース資源であり、非常に高価である。また、産出地が限られることから、価格が急騰するリスクがある。コスト面から、Dyの使用量は、できるだけ少なくすることが望ましいが、磁石中のDy含有率が減るほどに、磁石の保磁力は低下する。   In order to maintain the coercive force even at a high temperature, dysprosium (Dy) is added to the neodymium magnet, but Dy is a rare rare earth resource and is very expensive. In addition, there is a risk that prices will soar due to limited production. From the viewpoint of cost, it is desirable to reduce the amount of Dy used as much as possible. However, as the Dy content in the magnet decreases, the coercive force of the magnet decreases.

できるだけDyの使用量を減らしつつ、減磁耐力を向上させる手段としては、極数を増やすことや、磁石の厚さを厚くすることが考えられる。例えば、特許文献1では、6極、8極、10極の3種類の極数において、それぞれの極数に対して、減磁耐力を確保するために必要なDy含有量を規定することで、できるだけDyの使用量を減らして、コストを下げている。これは、同じ駆動条件であれば、極数を増やした分で、固定子コイル1個当たりの起磁力を減らすことができ、この起磁力により磁石が受ける減磁磁界も小さくなり、磁石が減磁しづらくなるためである。6極を8極にすると、固定子コイル1個当たりの起磁力は2/3に、6極を10極にすると、固定子コイル1個当たりの起磁力は3/5にすることができる。起磁力が減った分、減磁耐力に余裕ができるため、極数を増やすにつれ、Dy含有量は減らすことができる。   As means for improving the demagnetization resistance while reducing the amount of Dy used as much as possible, it is conceivable to increase the number of poles or increase the thickness of the magnet. For example, in Patent Document 1, by defining the Dy content necessary for securing the demagnetization proof strength for each of the three types of poles of 6 poles, 8 poles, and 10 poles, The amount of Dy used is reduced as much as possible to reduce the cost. This is because the magnetomotive force per stator coil can be reduced by increasing the number of poles under the same driving conditions, and the demagnetizing magnetic field received by the magnet is also reduced by this magnetomotive force. This is because it becomes difficult to magnetize. When 6 poles are 8 poles, the magnetomotive force per stator coil can be 2/3, and when 6 poles are 10 poles, the magnetomotive force per stator coil can be 3/5. As the magnetomotive force is reduced, the demagnetization resistance can be increased, so that the Dy content can be reduced as the number of poles is increased.

特許第5661903号公報Japanese Patent No. 5661903

上述のように、エレベータ駆動巻上機用のモータにおいては、乗客の安全性・快適性の観点から、磁石を減磁しないように設計しなければならないが、昇降路内に置くため、全閉構造にしたモータは高温となり、減磁しやすい環境である。また、オープンスロット構造であることで、鉄損が大きくなることも磁石高温化の原因となる。高温での保磁力を確保するためにはDy含有量の多い磁石を使用する必要があり、モータコスト増加の要因となる。   As mentioned above, the motor for an elevator drive hoist must be designed so that the magnet is not demagnetized from the viewpoint of passenger safety and comfort. The structured motor is hot and easily demagnetized. In addition, an increase in iron loss due to the open slot structure also causes an increase in magnet temperature. In order to ensure the coercive force at high temperature, it is necessary to use a magnet having a large Dy content, which causes an increase in motor cost.

特許文献1では、6極、8極、10極の3種類の極数において、それぞれの極数に対して、減磁耐力を確保するために必要なDy含有量を規定することで、できるだけDyの使用量を減らして、コストを下げている。しかしながら、極数ごとに異なるDy含有量の磁石を作成して使用することは、量産性を考えると効率が悪く、コスト増加を招く可能性がある。また、前述の通り、同じDy含有量であっても、製造法・組成によって、保磁力は異なるはずであるが、この特許では、どの程度の保持力の磁石を想定しているのかが分からない。   In Patent Document 1, in three types of poles of 6 poles, 8 poles, and 10 poles, Dy content necessary for securing the demagnetization proof strength is defined for each pole number, so that Dy is as much as possible The amount of use is reduced and the cost is reduced. However, creating and using magnets having different Dy contents for each number of poles is inefficient in terms of mass productivity and may increase costs. In addition, as described above, even if the Dy content is the same, the coercive force should be different depending on the manufacturing method and composition, but this patent does not know how much coercive magnet is assumed. .

本発明は、回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量を低減或いは含まないようにして、できるだけコストを押さえた永久磁石モータを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a permanent magnet motor that can reduce the cost as much as possible by reducing or not including the dysprosium content in the neodymium rare earth magnet constituting the rotor.

上記の課題は、モータに使用する電磁鋼板によって、鉄損による発熱が変わり、磁石の温度が変化して保磁力が変わることと、モータに使用するネオジム希土類磁石のDy含有量により保持力が変わることから、減磁耐力を維持できる最低限の磁石厚さを規定することにより、解決できる。   The above problem is that the heat generated by iron loss changes depending on the electromagnetic steel sheet used in the motor, the magnet temperature changes and the coercive force changes, and the coercive force changes depending on the Dy content of the neodymium rare earth magnet used in the motor. Therefore, it can be solved by defining the minimum magnet thickness that can maintain the demagnetization resistance.

本発明の「永久磁石モータ」の一例を挙げるならば、
電磁鋼板とネオジウム希土類磁石を用いる回転子と、電磁鋼板を用いる固定子から成る永久磁石モータであって、
前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量と、前記回転子および固定子の電磁鋼板の鉄損量に応じて、前記回転子のネオジウム希土類磁石の径方向の厚みを、前記ネオジウム希土類磁石の減磁が発生しない厚さに規定した永久磁石モータ、である。
If an example of the “permanent magnet motor” of the present invention is given,
A permanent magnet motor comprising a rotor using an electromagnetic steel sheet and a neodymium rare earth magnet, and a stator using an electromagnetic steel sheet,
According to the dysprosium content in the neodymium rare earth magnet constituting the rotor and the iron loss amount of the rotor and stator electromagnetic steel sheet, the thickness of the neodymium rare earth magnet in the rotor is set to the radial thickness of the neodymium rare earth magnet. A permanent magnet motor having a thickness that does not cause demagnetization of the magnet.

本発明によれば、回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量と回転子および固定子の電磁鋼板の鉄損量に応じて、回転子の磁石の径方向の厚みを規定することにより、できるだけコストを押さえた永久磁石モータを提供することができる。   According to the present invention, by defining the thickness of the rotor magnet in the radial direction in accordance with the dysprosium content in the neodymium rare earth magnet constituting the rotor and the iron loss amount of the electromagnetic steel plate of the rotor and stator. Thus, it is possible to provide a permanent magnet motor whose cost is suppressed as much as possible.

ネオジウム磁石のB−H減磁曲線とパーミアンス直線(無負荷時)の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the BH demagnetization curve of a neodymium magnet, and a permeance straight line (at the time of no load). ネオジウム磁石のB−H減磁曲線とパーミアンス直線(負荷時)の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the BH demagnetization curve of a neodymium magnet, and a permeance straight line (at the time of load). モータに使用する電磁鋼板の鉄損と熱飽和状態の磁石温度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the iron loss of the electromagnetic steel plate used for a motor, and the magnet temperature of a heat saturation state. 実施例1の40極48スロットの永久磁石モータの断面形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-sectional shape of the 40 pole 48 slot permanent magnet motor of Example 1. FIG. 実施例1の磁石厚さと減磁率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnet thickness of Example 1, and a demagnetizing factor. 実施例1の電磁鋼板の鉄損と磁石厚さの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the iron loss of the electromagnetic steel plate of Example 1, and magnet thickness. 実施例2の50極60スロットの永久磁石モータの断面形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-sectional shape of the 50 pole 60 slot permanent magnet motor of Example 2. FIG. 実施例2の磁石厚さと減磁率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnet thickness of Example 2, and a demagnetization factor. 実施例2の電磁鋼板の鉄損と磁石厚さの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the iron loss of the electromagnetic steel plate of Example 2, and magnet thickness. 実施例3の60極72スロットの永久磁石モータの断面形状の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional shape of a 60-pole 72-slot permanent magnet motor according to a third embodiment. 実施例3の磁石厚さと減磁率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnet thickness of Example 3, and a demagnetizing factor. 実施例3の電磁鋼板の鉄損と磁石厚さの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the iron loss of the electromagnetic steel plate of Example 3, and magnet thickness. 実施例4の磁石厚さと減磁率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnet thickness of Example 4, and a demagnetizing factor. 実施例4の電磁鋼板の鉄損と磁石厚さの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the iron loss of the electromagnetic steel plate of Example 4, and magnet thickness. 実施例5の磁石厚さと減磁率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnet thickness of Example 5, and a demagnetizing factor. 実施例5の電磁鋼板の鉄損と磁石厚さの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the iron loss of the electromagnetic steel plate of Example 5, and magnet thickness.

同じDy含有率の磁石を用いて、磁石の厚さを調整することで、減磁耐力の向上を図った方が、量産性の観点からは良いと考えられる。ただ、磁石厚さを厚くすることで、Dy含有率が少ない磁石を活用できるが、磁石使用量が増えることにより、Dyの使用量は変わらない可能性も有り、コストの面で課題がある。また、Dyよりは安価ではあるが、ネオジム磁石に用いられるネオジム(Nd)もレアアースであるため高価であって、産出地が限られることから、価格が急騰するリスクがある。磁石の厚さはできるだけ薄いことが望ましい。減磁耐力を維持できる限界の磁石厚さについて、以下で述べる。   From the viewpoint of mass productivity, it is considered better to improve the demagnetization resistance by adjusting the thickness of the magnet using the same Dy content. However, by increasing the magnet thickness, a magnet having a small Dy content can be used. However, increasing the amount of magnet used may cause the amount of Dy used to remain unchanged, which is problematic in terms of cost. Moreover, although it is cheaper than Dy, neodymium (Nd) used for a neodymium magnet is also a rare earth and is expensive, and the production area is limited. It is desirable that the magnet be as thin as possible. The limit magnet thickness that can maintain the demagnetization resistance will be described below.

図1に、モータに組み込んだネオジム磁石の磁石温度CのB−H減磁曲線1と、磁石温度DのB−H減磁曲線2と、磁石厚さYのパーミアンス直線3と磁石厚さYのパーミアンス直線4を示す。磁石温度C、DはC<Dの関係であり、図1に示す通り、ネオジム磁石では磁石温度が大きくなるほど、残留磁束密度Brと保磁力Hcbは小さくなる。パーミアンス直線の傾きであるパーミアンス係数は、磁石の形状により定められる係数であり、磁石厚さYとYの磁石厚さは、Y<Yの関係にある。パーミアンス直線とB−H減磁曲線の交点が、磁気回路内における磁石の磁束密度、磁場の状態を示す動作点であり、動作点がある限界を超えると磁石は不可逆減磁を起こす。この限界を示すのがクニック点5である。図1は無負荷時の動作点6を示している。磁石の厚さがYであれば、無負荷の状態では、磁石温度C、Dのどちらであっても、動作点6はクニック点5を超えておらず、不可逆減磁をしないといえる。また、磁石の厚さがYであっても、無負荷の状態では、磁石温度C、Dのどちらであっても、動作点6はクニック点5を超えておらず、不可逆減磁をしないといえる。 Figure 1 incorporating the motor and B-H demagnetization curve 1 of magnet temperature C neodymium magnet, and B-H demagnetization curve 2 of magnet temperature D, permeance linear 3 and magnet thickness of the magnet thickness Y 1 It shows the permeance linear 4 Y 2. The magnet temperatures C and D are in a relationship of C <D. As shown in FIG. 1, in the neodymium magnet, as the magnet temperature increases, the residual magnetic flux density Br and the coercive force H cb decrease. Permeance is the slope of the straight line permeance coefficient is a coefficient determined by the shape of the magnet, the magnet thickness of the magnet thickness Y 1 and Y 2 are in a relationship of Y 1 <Y 2. The intersection of the permeance line and the BH demagnetization curve is an operating point indicating the magnetic flux density and magnetic field of the magnet in the magnetic circuit. When the operating point exceeds a certain limit, the magnet causes irreversible demagnetization. The knick point 5 indicates this limit. FIG. 1 shows an operating point 6 at no load. If the thickness of the magnet is Y 1, it can be said that the operating point 6 does not exceed the knick point 5 and does not undergo irreversible demagnetization at any of the magnet temperatures C and D in an unloaded state. Further, even if the magnet thickness is Y 2 , in an unloaded state, the operating point 6 does not exceed the knick point 5 and does not undergo irreversible demagnetization regardless of the magnet temperature C or D. It can be said.

図2は、駆動したモータに負荷がかかり、磁石の磁化方向に対して負の磁界が印加されている負荷時の動作点を示す。負の磁界が印加された分、パーミアンス直線は平行移動し、B−H曲線との交点である動作点も移動する。磁石の厚さがYのとき、磁石温度がCであれば、動作点7がクニック点5を超えていないが、磁石温度がDであれば、動作点8がクニック点5を超えてしまっている。一度でも動作点がクニック点5を超えてしまえば、その後、負の磁界の印加を止めても、無負荷時の動作点は元の位置に戻らない。つまり、磁石の厚さがYのモータを駆動させて負荷をかけた時に、磁石温度がCであれば不可逆減磁しないが、磁石温度がDであれば不可逆減磁してしまう。一方、磁石の厚さがYであれば、負荷の状態でも、磁石温度Cの動作点9、磁石温度Dの動作点10のいずれについても、クニック点5を超えておらず、不可逆減磁をしないといえる。ここで、磁石厚さYで磁石温度がDのとき、動作点10とクニック点5が重なることから、磁石温度がDのときに、減磁をしない限界の磁石厚さであるといえる。磁石厚さYで磁石温度がDのときは、動作点8とクニック点は重なっておらず、動作点が負の磁界側に移動するように、磁石厚さを薄くできる余地がある。磁石厚さYで磁石温度がCのときは、磁石温度がDのときと比べてさらに磁石厚さを薄くできる。 FIG. 2 shows an operating point under load in which a load is applied to the driven motor and a negative magnetic field is applied to the magnetization direction of the magnet. Since the negative magnetic field is applied, the permeance line moves in parallel, and the operating point that is the intersection with the BH curve also moves. When the magnet thickness is Y 1 , if the magnet temperature is C, the operating point 7 does not exceed the knick point 5, but if the magnet temperature is D, the operating point 8 exceeds the knick point 5. ing. Once the operating point exceeds the knick point 5, even if the application of the negative magnetic field is stopped thereafter, the operating point at no load does not return to the original position. That is, when the thickness of the magnet is subjected to load by driving the motor of Y 1, but the magnet temperature is not irreversible demagnetization if is C, magnet temperature resulting in irreversible demagnetization if D. On the other hand, if the Y 2 thickness of the magnet, even when the load, the operating point 9 of the magnet temperature C, and any operating point 10 of the magnet temperature D also does not exceed the knick point 5, the irreversible demagnetization It can be said that it does not. Here, when the magnet temperature in the magnet thickness Y 2 is and D, since the operating point 10 and the knick point 5 overlap, when the magnet temperature and D, can be said to be a magnet thickness of the limits not to demagnetization. When the magnet temperature is D in the magnet thickness Y 1, the operating point 8 and knick points do not overlap, so that the operating point moves to the negative magnetic field side, there is room for thin magnet thickness. When the magnet temperature is C in the magnet thickness Y 1, can be reduced further magnet thickness to the magnet temperature than when the D.

前述より、不可逆減磁をしない、つまり減磁耐力を維持する限界の磁石厚さは、磁石温度によって変化することがわかる。エレベータ用モータのような、室温の温度環境に設置されるモータでは、磁石温度はモータ自身の発熱によって決まる。モータ自身の発熱は主に銅損と鉄損である。このうち銅損は、同一のコイルターン数、モータ積厚で、駆動条件が変わらなければ、大きく変化することは無く、銅損由来によるモータ発熱も変化しない。一方、モータを駆動させたときに発生する鉄損には、ヒステリシス損と渦電流損が有る。モータの回転子及び固定子は0.3mm〜0.5mm 程度の薄い電磁鋼板を積層させた積層鋼板によって構成されているが、ヒステリシス損と渦電流損の大きさは、同じ駆動条件であっても、積層鋼板の透磁率や、導電率、板厚などによって変わる。電磁鋼板としては、例えば35A210、50A600、50A1000などを使うことが考えられる。これらについては、周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損が、35A210は2.1W/kg以下、 50A600は6.0W/kg以下、50A1000は10.0W/kg以下と定義される電磁鋼板であり、前述のように透磁率、導電率、板厚が異なるため、鉄損の大きさが異なっている。同じ駆動条件において、35A210<50A600<50A1000の順で鉄損が大きくなる。モータ駆動時の鉄損の大きさが異なるということは、鉄損による発熱も異なるということであり、発熱の影響により磁石温度が変化する。   From the foregoing, it can be seen that the limit magnet thickness that does not perform irreversible demagnetization, that is, maintains the demagnetization resistance, varies depending on the magnet temperature. In a motor installed in a room temperature environment such as an elevator motor, the magnet temperature is determined by the heat generated by the motor itself. The heat generated by the motor itself is mainly copper loss and iron loss. Of these, the copper loss does not change significantly if the driving conditions do not change with the same number of coil turns and motor thickness, and the motor heat generation due to copper loss does not change. On the other hand, the iron loss that occurs when the motor is driven includes hysteresis loss and eddy current loss. The rotor and stator of the motor are composed of laminated steel sheets laminated with thin magnetic steel sheets of about 0.3 mm to 0.5 mm. The magnitudes of hysteresis loss and eddy current loss are the same driving conditions. However, it varies depending on the magnetic permeability, conductivity, plate thickness, and the like of the laminated steel plate. For example, 35A210, 50A600, and 50A1000 may be used as the electromagnetic steel plate. For these, the iron loss at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.5 T is defined as an electrical steel sheet defined as 2.1 W / kg or less for 35A210, 6.0 W / kg or less for 50A600, and 10.0 W / kg or less for 50A1000. Since the magnetic permeability, conductivity, and plate thickness are different as described above, the magnitude of the iron loss is different. Under the same driving conditions, the iron loss increases in the order of 35A210 <50A600 <50A1000. When the magnitude of the iron loss at the time of driving the motor is different, the heat generation due to the iron loss is also different, and the magnet temperature changes due to the influence of the heat generation.

図3にモータに使用する電磁鋼板と、その電磁鋼板を用いたモータを駆動させて、熱飽和状態となったときの磁石温度との関係を示す。縦軸は磁石温度を、横軸は周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損を示している。鉄損が小さい電磁鋼板を使用したモータであるほど、磁石温度を低減できることがわかる。   FIG. 3 shows the relationship between the electromagnetic steel sheet used for the motor and the magnet temperature when the motor using the electromagnetic steel sheet is driven to reach a thermal saturation state. The vertical axis represents the magnet temperature, and the horizontal axis represents the iron loss at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.5T. It can be seen that the magnet temperature can be reduced as the motor uses a magnetic steel sheet having a smaller iron loss.

ネオジム磁石のコストを削減する観点からは、できるだけ磁石の使用量を減らしたく、そのためには磁石厚さを薄くすることが有効である。さらに、磁石を薄くしても減磁耐力を確保するためには、鉄損が小さくなるような電磁鋼板を選択すれば良い。電磁鋼板についても、低鉄損の電磁鋼板であるほど、製造上の困難さ等から、高価となる傾向にあり、コスト増加を招く。ただ、電磁鋼板の主成分は、鉄(Fe)とケイ素(Si)であり、これらの物質は、ネオジム磁石に用いられるNdやDyと比べて、地球上に豊富に存在するため、調達は容易であり、非常に安価である。従って、電磁鋼板については、ネオジム磁石と比べて、材料の調達リスクに伴う価格の高騰などが起きにくい。ネオジム磁石の価格が安価な時にはネオジム磁石の厚さを厚くすることで、安価な高鉄損の電磁鋼板を使って、磁石温度が高くなろうとも減磁耐力を維持できる。ネオジム磁石の価格が高騰したときには、磁石の使用量を減らすために磁石は薄くして、高価な低鉄損の電磁鋼板を使い磁石温度を低くすることで、減磁耐力を確保できる。ネオジム磁石のコスト変動に対して、電磁鋼板の変更によって対応することにより、モータのコスト増加を低減しつつ、安定して供給することができるといえる。   From the viewpoint of reducing the cost of neodymium magnets, it is desirable to reduce the amount of magnets used as much as possible, and for that purpose, it is effective to reduce the magnet thickness. Furthermore, in order to ensure the demagnetization resistance even if the magnet is thinned, it is only necessary to select an electromagnetic steel sheet that reduces the iron loss. As for electrical steel sheets, the lower the iron loss, the higher the cost because of difficulty in manufacturing and the like, leading to an increase in cost. However, the main components of electrical steel sheets are iron (Fe) and silicon (Si), and these materials are more abundant on the earth than Nd and Dy used in neodymium magnets, so procurement is easy. And very inexpensive. Therefore, the price of electrical steel sheets is less likely to increase due to the procurement risk of materials compared to neodymium magnets. By increasing the thickness of the neodymium magnet when the price of the neodymium magnet is low, it is possible to maintain the demagnetization resistance even if the magnet temperature increases, using an inexpensive steel sheet with high iron loss. When the price of neodymium magnets soars, demagnetization resistance can be ensured by thinning the magnets in order to reduce the amount of magnets used and lowering the magnet temperature by using an expensive steel sheet with low iron loss. By responding to the cost fluctuation of the neodymium magnet by changing the electromagnetic steel sheet, it can be said that the increase in the cost of the motor can be reduced and the supply can be stably performed.

鉄、ネオジム、ボロンを含むが、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石を用いる実施例について示す。この磁石としては、常温保磁力がHcb=1040kA/m程度である磁石を想定している。 An embodiment using a neodymium rare earth magnet containing iron, neodymium, and boron but not containing dysprosium will be described. As this magnet, a magnet having a room-temperature coercive force of about H cb = 1040 kA / m is assumed.

第1の実施例として、40極48スロットモータへの適用を示す。図4は40極48スロットの電動モータの断面形状である。このモータの永久磁石15には前記のジスプロシウムを含まない希土類磁石を用いている。このモータは、固定子13の外側に回転可能に回転子11が配置された外転型(アウターロータ型)のモータである。回転子11は回転子鉄心12と40個の永久磁石15によって構成されており、固定子13は固定子鉄心14と、48個のティース16に巻回された48個のコイル17によって構成されている。回転子鉄心12及び固定子鉄心14は、電磁鋼板を積層させた積層鋼板によって構成されている。   As a first embodiment, application to a 40-pole 48-slot motor will be described. FIG. 4 is a sectional view of a 40 pole 48 slot electric motor. The permanent magnet 15 of this motor is a rare earth magnet that does not contain dysprosium. This motor is an abduction type (outer rotor type) motor in which the rotor 11 is rotatably disposed outside the stator 13. The rotor 11 is composed of a rotor core 12 and 40 permanent magnets 15, and the stator 13 is composed of a stator core 14 and 48 coils 17 wound around 48 teeth 16. Yes. The rotor core 12 and the stator core 14 are constituted by laminated steel plates in which electromagnetic steel plates are laminated.

図5に、同じ駆動条件における、磁石厚さと減磁率の関係を、それぞれの電磁鋼板について示す。ここで、減磁率は、減磁電流を流す前の誘起電圧をE0、減磁電流を流した後の誘起電圧をE1として、(E0−E1)/E0×100の式から求めた値である。鉄損が小さい電磁鋼板であるほど、磁石温度が低くなるため、同じ減磁率になる磁石厚さが薄いことがわかる。 FIG. 5 shows the relationship between the magnet thickness and the demagnetization factor for each electromagnetic steel sheet under the same driving conditions. Here, reduced permeability, E 0 the induced voltage before supplying a demagnetizing current, the induced voltage after a current of demagnetizing current as E 1, from the equation (E 0 -E 1) / E 0 × 100 This is the calculated value. It can be seen that the smaller the iron loss, the lower the magnet temperature.

減磁率0%となる時の限界の磁石厚さと、電磁鋼板の関係を図6に示す。縦軸は磁石厚さを、横軸は周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損を示している。図6より、鉄、ネオジム、ボロンを含むが、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石を用いた、40極48スロットのモータでは、回転子及び固定子に使用する電磁鋼板の周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損がXであるとき、磁石厚さをYとすると、
Y≧0.22X+4.3
であれば、減磁率を0%にできる。ここで、減磁耐力を考慮した、減磁率0%となる磁石厚さという観点では、磁石厚さの下限が決まれば良いが、磁石厚さは厚くするほどコスト増加に繋がる。Dy含有率0%の磁石と、Dy含有量8%程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
0.22X+5.2≧Y≧0.22X+4.3
とするのが望ましい。
FIG. 6 shows the relationship between the limit magnet thickness when the demagnetization factor is 0% and the electromagnetic steel sheet. The vertical axis represents the magnet thickness, and the horizontal axis represents the iron loss at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.5T. As shown in FIG. 6, in a 40 pole 48 slot motor using a neodymium rare earth magnet containing iron, neodymium, and boron but not containing dysprosium, the maximum magnetic flux density is 1 at a frequency of 50 Hz of the electrical steel sheet used for the rotor and stator. When the iron loss at 5T is X, and the magnet thickness is Y,
Y ≧ 0.22X + 4.3
If so, the demagnetization rate can be reduced to 0%. Here, from the viewpoint of the magnet thickness at which the demagnetization factor is 0% in consideration of the demagnetization resistance, the lower limit of the magnet thickness may be determined. However, the thicker the magnet thickness, the higher the cost. From the difference in cost between a magnet with a Dy content of 0% and a neodymium magnet with a Dy content of about 8%, considering the upper limit of the magnet thickness,
0.22X + 5.2 ≧ Y ≧ 0.22X + 4.3
Is desirable.

極数を増やすと、固定子コイル1個当たりの起磁力を減らすことができ、この起磁力により磁石が受ける減磁磁界も小さくなり、磁石が減磁しづらくなるため、磁石のDy含有率を変えずに、磁石を薄くすることができる。第2の実施例として、50極60スロットモータへの適用を示す。図7は50極60スロットの電動モータの断面形状である。このモータの永久磁石15には前記のジスプロシウムを含まない希土類磁石を用いている。このモータは、固定子13の外側に回転可能に回転子11が配置された外転型(アウターロータ型)のモータである。回転子11は回転子鉄心12と50個の永久磁石15によって構成されており、固定子13は固定子鉄心14と、60個のティース16に巻回された60個のコイル17によって構成されている。回転子鉄心12及び固定子鉄心14は、電磁鋼板を積層させた積層鋼板によって構成されている。   When the number of poles is increased, the magnetomotive force per stator coil can be reduced, and the demagnetizing magnetic field received by the magnet is also reduced by this magnetomotive force, making it difficult for the magnet to demagnetize. Without changing, the magnet can be made thinner. As a second embodiment, application to a 50-pole 60-slot motor will be described. FIG. 7 is a sectional view of an electric motor having 50 poles and 60 slots. The permanent magnet 15 of this motor is a rare earth magnet that does not contain dysprosium. This motor is an abduction type (outer rotor type) motor in which the rotor 11 is rotatably disposed outside the stator 13. The rotor 11 is composed of a rotor core 12 and 50 permanent magnets 15, and the stator 13 is composed of a stator core 14 and 60 coils 17 wound around 60 teeth 16. Yes. The rotor core 12 and the stator core 14 are constituted by laminated steel plates in which electromagnetic steel plates are laminated.

図8に、同じ駆動条件における、磁石厚さと減磁率の関係を、それぞれの電磁鋼板について示す。ここで、減磁率は、減磁電流を流す前の誘起電圧をE0、減磁電流を流した後の誘起電圧をE1として、(E0−E1)/E0×100の式から求めた値である。鉄損が小さい電磁鋼板であるほど、磁石温度が低くなるため、同じ減磁率になる磁石厚さが薄いことがわかる。 FIG. 8 shows the relationship between the magnet thickness and the demagnetization factor for each electromagnetic steel sheet under the same driving conditions. Here, reduced permeability, E 0 the induced voltage before supplying a demagnetizing current, the induced voltage after a current of demagnetizing current as E 1, from the equation (E 0 -E 1) / E 0 × 100 This is the calculated value. It can be seen that the smaller the iron loss, the lower the magnet temperature.

減磁率0%となる時の限界の磁石厚さと、電磁鋼板の関係を図9に示す。縦軸は磁石厚さを、横軸は周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損を示している。図9より、鉄、ネオジム、ボロンを含むが、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石を用いた、50極60スロットのモータでは、回転子及び固定子に使用する電磁鋼板の周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損がXであるとき、磁石厚さをYとすると、
Y≧0.19X+3.7
であれば、減磁率を0%にできる。Dy含有率0%の磁石と、Dy含有量8%程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
0.19X+4.4≧Y≧0.19X+3.7
とするのが望ましい。
FIG. 9 shows the relationship between the limit magnet thickness when the demagnetization factor is 0% and the electromagnetic steel sheet. The vertical axis represents the magnet thickness, and the horizontal axis represents the iron loss at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.5T. From FIG. 9, in a 50 pole 60 slot motor using a neodymium rare earth magnet that contains iron, neodymium, and boron, but does not contain dysprosium, the maximum magnetic flux density is 1 at a frequency of 50 Hz of the electrical steel sheet used for the rotor and stator. When the iron loss at 5T is X, and the magnet thickness is Y,
Y ≧ 0.19X + 3.7
If so, the demagnetization rate can be reduced to 0%. From the difference in cost between a magnet with a Dy content of 0% and a neodymium magnet with a Dy content of about 8%, considering the upper limit of the magnet thickness,
0.19X + 4.4 ≧ Y ≧ 0.19X + 3.7
Is desirable.

第3の実施例として、60極72スロットモータへの適用を示す。図10は60極72スロットの電動モータの断面形状である。このモータの永久磁石15には前記のジスプロシウムを含まない希土類磁石を用いている。このモータは、固定子13の外側に回転可能に回転子11が配置された外転型(アウターロータ型)のモータである。回転子11は回転子鉄心12と60個の永久磁石15によって構成されており、固定子13は固定子鉄心14と、72個のティース16に巻回された72個のコイル17によって構成されている。   As a third embodiment, application to a 60-pole 72-slot motor will be described. FIG. 10 is a sectional view of a 60 pole 72 slot electric motor. The permanent magnet 15 of this motor is a rare earth magnet that does not contain dysprosium. This motor is an abduction type (outer rotor type) motor in which the rotor 11 is rotatably disposed outside the stator 13. The rotor 11 is composed of a rotor core 12 and 60 permanent magnets 15, and the stator 13 is composed of a stator core 14 and 72 coils 17 wound around 72 teeth 16. Yes.

図11に、同じ駆動条件における、磁石厚さと減磁率の関係を、それぞれの電磁鋼板について示す。ここで、減磁率は、減磁電流を流す前の誘起電圧をE0、減磁電流を流した後の誘起電圧をE1として、(E0−E1)/E0×100の式から求めた値である。鉄損が小さい電磁鋼板であるほど、磁石温度が低くなるため、同じ減磁率になる磁石厚さが薄いことがわかる。 FIG. 11 shows the relationship between the magnet thickness and the demagnetization factor for each electromagnetic steel sheet under the same driving conditions. Here, reduced permeability, E 0 the induced voltage before supplying a demagnetizing current, the induced voltage after a current of demagnetizing current as E 1, from the equation (E 0 -E 1) / E 0 × 100 This is the calculated value. It can be seen that the smaller the iron loss, the lower the magnet temperature.

減磁率0%となる時の限界の磁石厚さと、電磁鋼板の関係を図12に示す。縦軸は磁石厚さを、横軸は周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損を示している。図12より、鉄、ネオジム、ボロンを含むが、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石を用いた、60極72スロットのモータでは、回転子及び固定子に使用する電磁鋼板の周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損がXであるとき、磁石厚さをYとすると、
Y≧0.16X+3.1
であれば、減磁率を0%にできる。Dy含有率0%の磁石と、Dy含有率8%程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
0.16X+3.7≧Y≧0.16X+3.1
とするのが望ましい。
FIG. 12 shows the relationship between the limit magnet thickness when the demagnetization factor is 0% and the electrical steel sheet. The vertical axis represents the magnet thickness, and the horizontal axis represents the iron loss at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.5T. From FIG. 12, in a 60 pole 72 slot motor using a neodymium rare earth magnet that contains iron, neodymium, and boron but does not contain dysprosium, the maximum magnetic flux density is 1 at a frequency of 50 Hz of the electrical steel sheet used for the rotor and stator. When the iron loss at 5T is X, and the magnet thickness is Y,
Y ≧ 0.16X + 3.1
If so, the demagnetization rate can be reduced to 0%. From the difference in cost between a magnet with a Dy content of 0% and a neodymium magnet with a Dy content of about 8%, considering the upper limit of the magnet thickness,
0.16X + 3.7 ≧ Y ≧ 0.16X + 3.1
Is desirable.

第1、2、3の実施例から、極数と、鉄損との関係から規定される、減磁耐力を確保できる限界の磁石厚さがわかる。すなわち、実施例1〜3の、極数と鉄損Xの係数の値、および極数と定数の値をプロットすることにより、極数Mと、鉄損Xと、減磁耐力を確保できる限界の磁石厚さYとの関係式が得られる。M極のモータでは、回転子及び固定子に使用する電磁鋼板の周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損がXであるとき、磁石厚さをYとすると、
Y≧(−0.003M+0.34)X−0.06M+6.7
であれば、減磁率を0%にできる。
From the first, second, and third embodiments, the limit magnet thickness that can ensure the demagnetization resistance defined by the relationship between the number of poles and the iron loss is known. That is, the number of poles M, the iron loss X, and the demagnetization resistance can be secured by plotting the values of the number of poles and the coefficient of iron loss X, and the number of poles and the constant of Examples 1-3. The relational expression with the magnet thickness Y is obtained. In an M pole motor, when the iron loss at a maximum magnetic flux density of 1.5 T is X at a frequency of 50 Hz of a magnetic steel sheet used for the rotor and stator, and the magnet thickness is Y,
Y ≧ (−0.003M + 0.34) X−0.06M + 6.7
If so, the demagnetization rate can be reduced to 0%.

Dyフリー磁石と、Dy含有量8%程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
(−0.003M+0.34)X−0.075M+8.18≧Y≧(−0.003M+0.34)X−0.06M+6.7
とするのが望ましい。
From the difference in cost between a Dy-free magnet and a neodymium magnet with a Dy content of about 8%, considering the upper limit of the magnet thickness,
(−0.003M + 0.34) X−0.075M + 8.18 ≧ Y ≧ (−0.003M + 0.34) X−0.06M + 6.7
Is desirable.

以上で、鉄、ネオジム、ボロンを含むが、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石を用いた実施例を示した。   In the above, the Example using the neodymium rare earth magnet which contains iron, neodymium, and boron but does not contain dysprosium was shown.

ジスプロシウムを添加した磁石ではさらに磁石厚さを薄くすることができる。鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が2.5%以下であるネオジム希土類磁石を用いる実施例について示す。この磁石として、常温保磁力が、Hcb=980kA/m程度である磁石を想定している。 In the magnet added with dysprosium, the magnet thickness can be further reduced. An embodiment using a neodymium rare earth magnet containing iron, neodymium, boron, dysprosium and having a dysprosium content of 2.5% or less will be described. As this magnet, a magnet having a room temperature coercive force of about H cb = 980 kA / m is assumed.

第4の実施例として、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が2.5%以下であるネオジム希土類磁石を用いた、40極48スロットのモータへの適用を示す。第1の実施例とは使用する磁石が異なるのみで、このモータの断面図は図4である。図13に、同じ駆動条件における、磁石厚さと減磁率の関係を、それぞれの電磁鋼板について示す。ここで、減磁率は、減磁電流を流す前の誘起電圧をE0、減磁電流を流した後の誘起電圧をE1として、(E0−E1)/E0×100の式から求めた値である。鉄損が小さい電磁鋼板であるほど、磁石温度が低くなるため、同じ減磁率になる磁石厚さが薄いことがわかる。 As a fourth embodiment, application to a 40-pole 48-slot motor using a neodymium rare earth magnet containing iron, neodymium, boron, dysprosium and having a dysprosium content of 2.5% or less will be described. The only difference from the first embodiment is the magnet used, and a sectional view of this motor is shown in FIG. FIG. 13 shows the relationship between the magnet thickness and the demagnetization factor for each electromagnetic steel sheet under the same driving conditions. Here, reduced permeability, E 0 the induced voltage before supplying a demagnetizing current, the induced voltage after a current of demagnetizing current as E 1, from the equation (E 0 -E 1) / E 0 × 100 This is the calculated value. It can be seen that the smaller the iron loss, the lower the magnet temperature.

減磁率0%となる時の限界の磁石厚さと、電磁鋼板の関係を図14に示す。縦軸は磁石厚さを、横軸は周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損を示している。図14から、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が2.5%以下であるネオジム希土類磁石を用いた、40極48スロットのモータでは、回転子及び固定子に使用する電磁鋼板の周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損がXであるとき、磁石厚さをYとすると、
Y≧0.11X+3.3
であれば、減磁率を0%にできる。Dy含有率2.5%の磁石と、Dy含有率8%程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
0.11X+3.8≧Y≧0.11X+3.3
とするのが望ましい。
FIG. 14 shows the relationship between the limit magnet thickness when the demagnetization factor is 0% and the electromagnetic steel sheet. The vertical axis represents the magnet thickness, and the horizontal axis represents the iron loss at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.5T. From FIG. 14, a 40 pole 48 slot motor using a neodymium rare earth magnet containing iron, neodymium, boron, dysprosium and a dysprosium content of 2.5% or less is used for a rotor and a stator. When the iron loss at the maximum magnetic flux density of 1.5 T at the frequency of 50 Hz of the magnetic steel sheet is X, and the magnet thickness is Y,
Y ≧ 0.11X + 3.3
If so, the demagnetization rate can be reduced to 0%. From the difference in cost between a magnet with a Dy content of 2.5% and a neodymium magnet with a Dy content of about 8%, considering the upper limit of the magnet thickness,
0.11X + 3.8 ≧ Y ≧ 0.11X + 3.3
Is desirable.

次に、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が4.5%以下であるネオジム希土類磁石を用いる実施例について示す。この磁石として、常温保磁力が、Hcb=940kA/m程度である磁石を想定している。 Next, an example using a neodymium rare earth magnet containing iron, neodymium, boron, dysprosium and having a dysprosium content of 4.5% or less will be described. As this magnet, a magnet having a room temperature coercive force of about H cb = 940 kA / m is assumed.

第5の実施例として、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が4.5%以下であるネオジム希土類磁石を用いた、40極48スロットのモータへの適用を示す。第1の実施例とは使用する磁石が異なるのみで、このモータの断面図は図4である。図15に、同じ駆動条件における、磁石厚さと減磁率の関係を、それぞれの電磁鋼板について示す。ここで、減磁率は、減磁電流を流す前の誘起電圧をE0、減磁電流を流した後の誘起電圧をE1として、(E0−E1)/E0×100の式から求めた値である。鉄損が小さい電磁鋼板であるほど、磁石温度が低くなるため、同じ減磁率になる磁石厚さが薄いことがわかる。 As a fifth embodiment, application to a 40-pole 48-slot motor using a neodymium rare earth magnet containing iron, neodymium, boron, dysprosium and having a dysprosium content of 4.5% or less will be described. The only difference from the first embodiment is the magnet used, and a sectional view of this motor is shown in FIG. FIG. 15 shows the relationship between the magnet thickness and the demagnetization factor for each electromagnetic steel sheet under the same driving conditions. Here, reduced permeability, E 0 the induced voltage before supplying a demagnetizing current, the induced voltage after a current of demagnetizing current as E 1, from the equation (E 0 -E 1) / E 0 × 100 This is the calculated value. It can be seen that the smaller the iron loss, the lower the magnet temperature.

減磁率0%となる時の限界の磁石厚さと、電磁鋼板の関係を図16に示す。縦軸は磁石厚さを、横軸は周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損を示している。図16から、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が4.5%以下であるネオジム希土類磁石を用いた、40極48スロットのモータでは、使用する電磁鋼板の周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損がXであるとき、磁石厚さをYとすると、
Y≧0.08X+2.3
であれば、減磁率を0%にできる。Dy含有率4.5%の磁石と、Dy含有率8%程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
0.08X+2.5≧Y≧0.08X+2.3
とするのが望ましい。
FIG. 16 shows the relationship between the limit magnet thickness when the demagnetization factor is 0% and the electromagnetic steel sheet. The vertical axis represents the magnet thickness, and the horizontal axis represents the iron loss at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.5T. From FIG. 16, in a 40 pole 48 slot motor using a neodymium rare earth magnet containing iron, neodymium, boron, dysprosium and having a dysprosium content of 4.5% or less, the frequency of the electrical steel sheet used is 50 Hz. When the iron loss at the maximum magnetic flux density of 1.5T is X, and the magnet thickness is Y,
Y ≧ 0.08X + 2.3
If so, the demagnetization rate can be reduced to 0%. From the difference in cost between a magnet with a Dy content of 4.5% and a neodymium magnet with a Dy content of about 8%, considering the upper limit of the magnet thickness,
0.08X + 2.5 ≧ Y ≧ 0.08X + 2.3
Is desirable.

上記の各実施例によれば、回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量と、回転子および固定子の電磁鋼板の鉄損量に応じて、回転子の磁石の径方向の厚みを規定することにより、できるだけコストを押さえた永久磁石モータを提供することができる。   According to each of the above embodiments, the radial thickness of the rotor magnet is set according to the dysprosium content in the neodymium rare earth magnet constituting the rotor and the iron loss amount of the electromagnetic steel plates of the rotor and the stator. By defining, it is possible to provide a permanent magnet motor with a reduced cost as much as possible.

実施例6は、実施例1から5の何れかに記載の永久磁石モータを用いたエレベータ駆動巻上機である。本実施例として、エレベータの昇降路内に、全閉構造のモータを設置したエレベータ駆動巻上機が好適である。   Example 6 is an elevator drive hoist using the permanent magnet motor described in any one of Examples 1 to 5. As this embodiment, an elevator-driven hoisting machine in which a motor having a fully closed structure is installed in an elevator hoistway is suitable.

本実施例によれば、減磁耐力を確保し、できるだけモータのコストを押さえたエレベータ駆動巻上機を提供できる。   According to this embodiment, it is possible to provide an elevator drive hoisting machine that secures demagnetization resistance and suppresses the cost of the motor as much as possible.

1…磁石温度CのB−H減磁曲線
2…磁石温度DのB−H減磁曲線
3…磁石厚さYのパーミアンス直線
4…磁石厚さYのパーミアンス直線
5…クニック点
6…無負荷時の動作点
7…磁石厚さYで磁石温度Cの動作点
8…磁石厚さYで磁石温度Dの動作点
9…磁石厚さYで磁石温度Cの動作点
10…磁石厚さYで磁石温度Dの動作点
11…回転子
12…回転子鉄心
13…固定子
14…固定子鉄心
15…永久磁石
16…ティース
17…コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... BH demagnetization curve of magnet temperature C 2 BH demagnetization curve of magnet temperature D 3 Permeance straight line 4 of magnet thickness Y 1 Permeance straight line 5 of magnet thickness Y 2 Knic point 6 no-load operating point at 7 ... magnet thickness Y 1 at the operating point of the magnet temperature C at the operation point 8 ... magnet thickness Y 1 of the magnet temperature C at the operation point 9 ... magnet thickness Y 2 of the magnet temperature D 10 ... the operating point of the magnet temperature D at the magnet thickness Y 2 11 ... rotor 12 ... rotor core 13 ... stator 14 ... stator core 15 ... permanent magnet 16 ... tooth 17 ... coil

Claims (15)

電磁鋼板とネオジウム希土類磁石を用いる回転子と、電磁鋼板を用いる固定子から成る永久磁石モータであって、
前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量と、前記回転子および固定子の電磁鋼板の鉄損量に応じて、前記回転子のネオジウム希土類磁石の径方向の厚みを、前記ネオジウム希土類磁石の減磁が発生しない厚さに規定した永久磁石モータ。
A permanent magnet motor comprising a rotor using an electromagnetic steel sheet and a neodymium rare earth magnet, and a stator using an electromagnetic steel sheet,
According to the dysprosium content in the neodymium rare earth magnet constituting the rotor and the iron loss amount of the rotor and stator electromagnetic steel sheet, the thickness of the neodymium rare earth magnet in the rotor is set to the radial thickness of the neodymium rare earth magnet. A permanent magnet motor with a thickness that does not cause magnet demagnetization.
請求項1に記載の永久磁石モータにおいて、
前記ネオジウム希土類磁石は、鉄、ネオジム、ボロンを含み、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石であり、
前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石の径方向の中央部厚みがYmmであり、前記回転子および固定子を構成する電磁鋼板が、周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損がXW/kg以下であり、前記回転子はM極であるとして、
前記YとXとMとが、
Y≧(−0.003M+0.34)X−0.06M+6.7
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 1,
The neodymium rare earth magnet is a neodymium rare earth magnet that contains iron, neodymium, boron, and does not contain dysprosium,
The central thickness of the neodymium rare earth magnet constituting the rotor is Ymm in the radial direction, and the electromagnetic steel sheet constituting the rotor and the stator has an iron loss of XW / kg at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.5 T. And the rotor is M pole,
Y, X and M are
Y ≧ (−0.003M + 0.34) X−0.06M + 6.7
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項2に記載の永久磁石モータにおいて、
前記YとXとMとが、
(−0.003M+0.34)X−0.075M+8.18≧Y≧(−0.003M+0.34)X−0.06M+6.7
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 2,
Y, X and M are
(−0.003M + 0.34) X−0.075M + 8.18 ≧ Y ≧ (−0.003M + 0.34) X−0.06M + 6.7
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項2に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は40極であり、
前記YとXが、
Y≧0.22X+4.3
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 2,
The rotor has 40 poles;
Y and X are
Y ≧ 0.22X + 4.3
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項3に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は40極であり、
前記YとXが、
0.22X+5.2≧Y≧0.22X+4.3
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 3,
The rotor has 40 poles;
Y and X are
0.22X + 5.2 ≧ Y ≧ 0.22X + 4.3
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項2に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は50極であり、
前記YとXが、
Y≧0.19X+3.7
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 2,
The rotor has 50 poles;
Y and X are
Y ≧ 0.19X + 3.7
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項3に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は50極であり、
前記YとXが、
0.19X+4.4≧Y≧0.19X+3.7
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 3,
The rotor has 50 poles;
Y and X are
0.19X + 4.4 ≧ Y ≧ 0.19X + 3.7
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項2に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は60極であり、
前記YとXが、
Y≧0.16X+3.1
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 2,
The rotor has 60 poles;
Y and X are
Y ≧ 0.16X + 3.1
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項3に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は60極であり、
前記YとXが、
0.16X+3.7≧Y≧0.16X+3.1
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 3,
The rotor has 60 poles;
Y and X are
0.16X + 3.7 ≧ Y ≧ 0.16X + 3.1
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項1に記載の永久磁石モータにおいて、
前記ネオジウム希土類磁石は、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウムを含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が2.5%以下のネオジム希土類磁石であり、
前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石の径方向の中央部厚みがYmmであり、前記回転子および固定子を構成する電磁鋼板が、周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損がXW/kg以下であり、前記回転子は40極であるとして、
前記YとXが、
Y≧0.11X+3.3
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 1,
The neodymium rare earth magnet includes iron, neodymium, boron, dysprosium, and a dysprosium content is 2.5% or less neodymium rare earth magnet,
The central thickness of the neodymium rare earth magnet constituting the rotor is Ymm in the radial direction, and the electromagnetic steel sheet constituting the rotor and the stator has an iron loss of XW / kg at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.5 T. And the rotor is 40 poles,
Y and X are
Y ≧ 0.11X + 3.3
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項10に記載の永久磁石モータにおいて、
前記YとXが、
0.11X+3.8≧Y≧0.11X+3.3
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 10,
Y and X are
0.11X + 3.8 ≧ Y ≧ 0.11X + 3.3
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項1に記載の永久磁石モータにおいて、
前記ネオジウム希土類磁石は、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウムを含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が4.5%以下のネオジム希土類磁石であり、
前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石の径方向の中央部厚みがYmmであり、前記回転子および固定子を構成する電磁鋼板が、周波数50Hzで最大磁束密度1.5Tにおける鉄損がXW/kg以下であり、前記回転子は40極であるとして、
前記YとXが、
Y≧0.08X+2.3
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 1,
The neodymium rare earth magnet is iron, neodymium, boron, dysprosium, and a dysprosium content is 4.5% or less neodymium rare earth magnet,
The central thickness of the neodymium rare earth magnet constituting the rotor is Ymm in the radial direction, and the electromagnetic steel sheet constituting the rotor and the stator has an iron loss of XW / kg at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.5 T. And the rotor is 40 poles,
Y and X are
Y ≧ 0.08X + 2.3
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項12に記載の永久磁石モータにおいて、
前記YとXが、
0.08X+2.5≧Y≧0.08X+2.3
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to claim 12,
Y and X are
0.08X + 2.5 ≧ Y ≧ 0.08X + 2.3
A permanent magnet motor characterized by satisfying the following relationship.
請求項1から13の何れか1項に記載の永久磁石モータにおいて、
磁石形状が平板磁石であり、電磁鋼板から成る回転子に該平板磁石を貼付した表面磁石型であることを特徴とする永久磁石モータ。
The permanent magnet motor according to any one of claims 1 to 13,
A permanent magnet motor characterized in that the magnet shape is a flat magnet, and is a surface magnet type in which the flat magnet is attached to a rotor made of an electromagnetic steel plate.
請求項1から14の何れか1項に記載の永久磁石モータを用いたエレベータ駆動巻上機。   The elevator drive hoisting machine using the permanent magnet motor of any one of Claim 1 to 14.
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