JP2023018091A - 永久磁石同期機及びこれを備えた電動機車両 - Google Patents
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Abstract
Description
また、以下の説明では内転型回転子を対象としているが、本発明の効果は内転型回転子に限定されるものではなく、同様の構成を有する外転型回転子にも適用可能である。
回転子101は永久磁石収容孔104を備えた回転子鉄心102と、6極(極対数p=3)を構成するよう配置された永久磁石103とで構成される。回転子101の中心部Cには、回転軸106(回転軸、出力軸)が貫通する貫通孔106aが形成され、貫通孔106aに回転軸106が挿通されている。
本実施例はいずれの磁石モータに対しても小形化・高効率化・低コスト化の全てを同時に実現することができる。特に、モータの限界設計という観点で言えば、残留磁束密度が0.6T以上のモータに本実施例を適用した場合には、残留磁束密度0.6T未満の磁石モータに適用した場合よりも、顕著な小形化・高効率化の効果を得ることができる。
上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。
101 回転子
102 回転子鉄心
103 永久磁石
103a 永久磁石
103b 永久磁石
104 永久磁石収容孔
104a 永久磁石収容孔
104b 永久磁石収容孔
104c 永久磁石収容孔の一辺
105 コア外周部
106 回転軸
106a 貫通孔
107 固定子スロット
108 磁極
109 固定子
110 固定子鉄心
111 ティース
120 リブ
120a リブ
120b リブ
120c リブ
121 フラックスバリア
121a フラックスバリア
121b フラックスバリア
130 永久磁石の磁極中心軸
201 レール
202 架線
300 鉄道車両
301 車輪
302 永久磁石同期機
303 集電装置
304 電力変換装置
Claims (11)
- 複数のティースに巻回された固定子コイルを有する固定子と、
永久磁石及び前記永久磁石を収容する永久磁石収容孔を周方向に複数備えた回転子とを備え、
前記回転子には複数の磁極が周方向に沿って配置された永久磁石同期機において、
出力トルクMe,maxが最大となるときの前記磁極の開き角τpと前記永久磁石の開き角τmとの比τm/τpが式(1)を満足し、かつ、
前記永久磁石による固定子コイル鎖交磁束Ψpと、電流I(Arms)通電時の直軸インダクタンスLd及び横軸インダクタンスLqと、を用いて式(2)によって定義されるリラクタンストルク比αが、0.60以上を満たし、
前記τm/τpと前記リラクタンストルク比αの関係が0.5≦τm/τpの範囲において線形となることを特徴とする永久磁石同期機。
- 請求項1において、
前記永久磁石の径方向外側面と前記回転子の外周端部とで構成され、前記永久磁石の開き角τmで切り取られる部分のコア外周部の断面積は、前記永久磁石収容孔の断面積よりも小さくなるよう構成されたことを特徴とする永久磁石同期機。 - 請求項1又は2において、
前記永久磁石収容孔、周方向に延びる前記永久磁石収容孔の一辺が、1極を構成する前記永久磁石の磁極中心軸に対して直交するように形成されたことを特徴とする永久磁石同期機。 - 請求項3において、
前記永久磁石は平板上に形成されていることを特徴とする永久磁石同期機。 - 請求項1乃至4の何れか一項において、
前記永久磁石は複数個に分割されて配置されたことを特徴とする永久磁石同期機。 - 請求項1において、
前記複数の永久磁石収容孔は、径方向外側に凸となるように周方向に並べた形状で構成したことを特徴とする永久磁石同期機。 - 請求項1乃至4の何れか一項において、
前記永久磁石の残留磁束密度は0.6T以上であることを特徴とする永久磁石同期機。 - 請求項7において、
前記永久磁石はネオジム磁石であることを特徴とする永久磁石同期機。 - 複数の車輪と、前記複数の車輪のうち、少なくとも一つの車輪を駆動する永久磁石同期機と、電力を変換して前記永久磁石同期機に交流電力を供給する電力変換装置とを備えた電動機車両において、
前記請求項1に記載の永久磁石同期機を備えたことを特徴とする電動機車両。 - 請求項9において、
架線から電力を集電する集電装置を備え、前記電力変換装置は前記集電装置で集電された電力を変換することを特徴とする電動機車両。 - 請求項9において、
バッテリーを備え、前記電力変換装置は前記バッテリーから供給された電力を変換することを特徴とする電動機車両。
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