JP3518922B2 - 外転型永久磁石回転電機及び外転型永久磁石回転電機を用いた電動車両 - Google Patents
外転型永久磁石回転電機及び外転型永久磁石回転電機を用いた電動車両Info
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Description
機及び外転型永久磁石回転電機を用いた電動車両に関す
る。
機としては、小形軽量高効率であることが望まれる。こ
のためには、永久磁石式のブラシレスモ−タが最適であ
る。
つの回転電機により駆動する方法と、各駆動輪の中に回
転電機を分散配置する方法とがある。分散配置する方法
では、車輪を直接駆動することができ、ギヤが不要にな
って高効率になる点、及び、4輪を独立に制御できるの
で、その場での旋回ができる等の種々の長所を有する。
えば、平成6年電気学会全国大会「No.872 高透磁率磁
性楔を適用した永久磁石モ−タの解析」に記載されてい
るように、固定子の外周にNd-Fe-Bの様な稀土類永久磁
石を等間隔に配置するものが知られている。
磁石電動機は、回転子部に損失の発生が無いために、一
般に使用されている高負荷時には、誘導電動機等に比較
すると、高効率の特性が発揮できる。しかし、上記の構
成では、弱め界磁制御の効果が十分でなく、直流機の分
巻特性しか出せないため、運転範囲が狭いという問題点
があった。
久磁石回転電機及びそれを用いた電動車両を提供するに
ある。
めに、本発明は、固定子巻線を巻回した固定子鉄心を有
する固定子と、この固定子の外周に回転可能に保持さ
れ、ヨークとこのヨークの内周に上記固定子鉄心と対向
して配置された複数個の永久磁石を有する回転子とから
構成された外転型永久磁石回転電機において、上記永久
磁石の極間部に配置され、上記永久磁石より高い透磁率
を有する磁性材からなる磁極を備え、上記固定子によっ
て発生する磁束φ a と上記永久磁石によって発生する磁
束φ m の合成磁束φtを、上記固定子に流れるコイル電
流のベクトルを制御することにより、弱め界磁制御若し
くは強め界磁制御するようにしたものである。
ましくは、上記磁性材は、さらに、上記永久磁石の上記
固定子鉄心と対向する面を覆って設けるようにしたもの
である。
ましくは、上記永久磁石の極間部における上記磁性材と
上記固定子鉄心との空隙長は、上記永久磁石の表面部に
おける上記固定子鉄心との空隙長よりも小さくするよう
にしたものである。
ましくは、上記永久磁石の極間部における上記磁性材と
上記固定子鉄心との空隙長は、上記永久磁石の表面部に
おける上記固定子鉄心との空隙長よりも大きくするよう
にしたものである。
ましくは、上記永久磁石は、中央部が厚く、周方向の両
端に向かって順次薄くなっている形状としたものであ
る。
ましくは、上記永久磁石の極間部に配置された上記磁性
材の中央に、上記回転子の回転軸と平行な方向に貫通し
て形成された穴部を備えるようにしたものである。
ましくは、上記磁性材は、上記ヨークの一部に突出した
形状とするようにしたものである。
ましくは、上記永久磁石は、上記磁性材の内部に配置さ
れた上で、上記ヨークの内周に取り付けるようにしたも
のである。
ましくは、上記磁性材は、薄板を積層して形成するよう
にしたものである。
ましくは、上記ヨークを上記永久磁石の内周面まで凹ま
せた構成とするとともに、上記ヨークを上記永久磁石よ
り高い透磁率を有する材料とするようにしたものであ
る。
は、固定子巻線を巻回した固定子鉄心を有する固定子
と、この固定子の外周に回転可能に保持され、ヨークと
このヨークの内周に上記固定子鉄心と対向して配置され
た複数個の永久磁石を有する回転子とから構成された外
転型永久磁石回転電機と、この外転型永久磁石回転電機
を制御する制御装置とを備え、上記制御装置により制御
される上記外転型永久磁石回転電機により車輪の駆動さ
れる外転型永久磁石回転電機を用いた電動車両におい
て、上記外転型永久磁石回転電機は、上記永久磁石の極
間部及び上記永久磁石の上記固定子鉄心と対向する面を
覆って設けられた上記永久磁石より高い透磁率を有する
磁性材を備え、前記制御装置は、上記固定子によって発
生する磁束φ a と上記永久磁石によって発生する磁束φ m
の合成磁束φtを、上記固定子に流れるコイル電流のベ
クトルを制御することにより、弱め界磁制御若しくは強
め界磁制御するようにしたものである。
を有する固定子と、この固定子の外周に回転可能に保持
され、ヨークとこのヨークの内周に上記固定子鉄心と対
向して配置された複数個の永久磁石を有する回転子とか
ら構成された外転型永久磁石回転電機において、上記永
久磁石の極間部に配置され、上記永久磁石より高い透磁
率を有する磁性材からなる磁極を備え、上記固定子によ
って発生する磁束φ a と上記永久磁石によって発生する
磁束φ m の合成磁束φtを、上記固定子に流れるコイル
電流のベクトルを制御することにより、弱め界磁制御若
しくは強め界磁制御することにより、弱め界磁制御の効
果を大きくでき、従って、運転範囲を広げ得るものとな
る。
子鉄心と対向する面を覆って設けることにより、永久磁
石の保護をし得るものとなる。
磁性材と固定子鉄心との空隙長は、永久磁石の表面部に
おける固定子鉄心との空隙長よりも小さくすることによ
り、コギングトルクを小さくし得るものとなる。
固定子鉄心との空隙長は、永久磁石の表面部における固
定子鉄心との空隙長よりも大きくすることにより、リラ
クタンストルクを大きくし得るものとなる。
く、周方向の両端に向かって順次薄くなっている形状と
することにより、コギングトルクを小さくし得るものと
なる。
磁性材の中央に、上記回転子の回転軸と平行な方向に貫
通して形成された穴部を備えることにより、永久磁石の
再着磁等がし易くし得るものとなる。
突出した形状とすることにより、発生するトルクのヨー
クへの伝達を確実にし得るものとなる。
れた上で、ヨークの内周に取り付けることにより、脈動
磁束を磁性材中を通すことができ、損失を低減し得るも
のとなる。
形成することにより、従来からの積層鉄心の技術を使用
し得るものとなる。
せた構成とするとともに、ヨークを永久磁石より高い透
磁率を有する材料とすることにより、部品点数を低減し
得るものとなる。
固定子鉄心を有する固定子と、この固定子の外周に回転
可能に保持され、ヨークとこのヨークの内周に上記固定
子鉄心と対向して配置された複数個の永久磁石を有する
回転子とから構成された外転型永久磁石回転電機と、こ
の外転型永久磁石回転電機を制御する制御装置とを備
え、上記制御装置により制御される上記外転型永久磁石
回転電機により車輪の駆動される外転型永久磁石回転電
機を用いた電動車両において、上記外転型永久磁石回転
電機は、上記永久磁石の極間部及び上記永久磁石の上記
固定子鉄心と対向する面を覆って設けられた上記永久磁
石より高い透磁率を有する磁性材を備え、前記制御装置
は、上記固定子によって発生する磁束φ a と上記永久磁
石によって発生する磁束φ m の合成磁束φtを、上記固
定子に流れるコイル電流のベクトルを制御することによ
り、弱め界磁制御若しくは強め界磁制御することによ
り、電動車両の運転範囲を広げ得るものとなる。
いて説明する。
久磁石回転電機の構造図であり、図2は、図1を縮小し
て示した横断面図であり、図3は、図1の一部の拡大構
造図である。
は、固定子2と、固定子2の外周を回転する回転子3と
から構成されている。
を支持する固定子支持板6とから構成されている。固定
子鉄心4は、歯部41とコア部42とから構成され、歯
部41とコア部42によって作られる空間は、スロット
部43を構成している。スロット部43には、固定子巻
線が挿入される。固定子支持板6の中心には、シャフト
11が挿入されている。固定子鉄心4は、ケイ素鋼板の
薄板を積層したものが用いられている。薄板のケイ素鋼
板をプレスによって打ち抜き、スロット部と中央の固定
子支持板6の取り付け用の穴を形成し、この打ち抜きさ
れたケイ素鋼板が積層され、固定子支持板6に支持され
る。
に取り付けられた永久磁石8と、永久磁石8と永久磁石
8との間及び永久磁石8の内周面に取り付けかれ、永久
磁石8よりも高い透磁率を有する磁性材9から構成され
ている。永久磁石8は、Nd−Fe−Bのような希土類
永久磁石を用いている。また、磁性材9としては、固定
子鉄心4に用いるのと同じ薄板のケイ素鋼板を用いてい
る。薄板のケイ素鋼板をプレスによって内周と外周を円
形に打ち抜き、同時に、永久磁石8を保持するスペース
も形成し、この打ち抜きされたケイ素鋼板が積層され、
永久磁石8を取り付けた上で、回転子ヨーク7の内部に
支持固定される。空気の透磁率を基準とすると、永久磁
石の比透磁率は、約1であり、永久磁石の透磁率は極め
て低いものの、それに対して、ケイ素鋼板の比透磁率
は、約1000であり、強磁性体であるケイ素鋼板の透
磁率は極めて高いものである。透磁率の高い磁性材とし
ては、鉄以外に、ニッケルやコバルトがあるが、コスト
的には鉄が有利である。また、鉄を含むステンレスでも
比透磁率は、約10であり、永久磁石の比透磁率の1に
比べれば高く、これをも使用することは可能であるが、
透磁率の高いものの方が弱め界磁制御の効果が大きいた
め、鉄を主成分とするものの方が好ましい。
は、固定子2と、固定子2の外周を回転する回転子3と
から構成されている。
を支持する固定子支持板6とから構成されている。固定
子鉄心4のスロット部には、固定子巻線5が挿入され
る。固定子支持板6は回転電機支持板13に固定、保持
される。
に置かれた永久磁石8と、永久磁石8と永久磁石8との
間及び永久磁石8の内周面に置かれ、永久磁石8よりも
高い透磁率を有する磁性材9から構成されている。永久
磁石8の軸方向の両端には、エンド部材10が固定され
ている。回転子3は、シャフト11の上にマウントされ
ており、ベアリング12を介して固定子支持板6に回転
可能に支持される。
拡大図である。
ア部42とから構成され、歯部41とコア部42によっ
て作られる空間はスロット部43を構成している。スロ
ット部43には、固定子巻線が挿入される。
に置かれた永久磁石8と、永久磁石8と永久磁石8との
間及び永久磁石8の内周面に置かれ、永久磁石8よりも
高い透磁率を有する磁性材9から構成されている。磁性
材9は、永久磁石8と永久磁石8との間に位置する極間
部91と、永久磁石8の内周面に位置する空隙部92か
ら構成されている。磁性材9の極間部91は、磁極を構
成することになる。
は、振動の多い部分にマウントされるが、永久磁石8
は、両軸端をエンド部材10によって覆われており、回
転子2と対面する空隙側を永久磁石よりも透磁率の高い
磁性材9で覆われているため、永久磁石8の一部が欠け
る等の事態になっても、回転電機の回転に悪影響を与え
ること無く、回転を継続することができる。
によって生じる永久磁石にかかる駆動トルクは、周方向
の高透磁率の磁性材9の空隙部91にかかるため、永久
磁石外周の接着剤に頼ること無く、堅固な支持構造とす
ることができる。
回転子構成を、固定子としては、60スロットを有する
構成で示した。ここで、固定子4の巻線構成は、一般の
3相の電動機の巻線構成と同じである。
よる外転型永久磁石回転電機の動作原理を説明する。図
4は、図1に示した外転型永久磁石回転電機の概念を模
式的に示したものである。
間に磁性材9が配置されている。ここで、永久磁石によ
る磁束をφmとする。また、固定子2の固定子巻線にコ
イル電流Imが流れるとすると、このコイル電流Im
は、永久磁石による磁束φmと同じ方向の成分Idと、
このIdとは直交する成分Iqに分けて考えることがで
きる。なお、電流Imのベクトルは、回転磁界によって
制御できる。この電流成分Idによって発生する磁束を
φaとすると、 φa=k・Id で表される。ここで、kは比例定数であるが、永久磁石
8と永久磁石8の間の極間部91に磁性材9を配置する
ことにより、磁性材9がない場合に比べて、定数kを大
きくすることができる。その結果、固定子2によって発
生される磁束φaを従来より大きくすることができる。
って発生される磁束φaとの合成磁束φtは、 φt=φm−φa で表される。固定子2によって発生される磁束φaを従
来より大きくすることができるため、合成磁束φtは、
従来より小さくすることができる。即ち、弱め界磁制御
の効果を大きくすることができる。
久磁石の磁束φmによる電圧は大きくなり、パワーが電
動機に入りにくくなるが、固定子2によって発生される
磁束φaを、永久磁石による磁束φmと反対方向に加
え、しかも、磁性材9を用いることにより、固定子2に
よって発生される磁束φaを大きくすることができるの
で、弱め界磁制御の効果が大きくなり、合成磁束φt
は、従来より小さくすることができ、従って、電動機に
パワーが入り易くなるため、高速領域での回転が可能に
なる。従って、低速から高速までの回転が可能となり、
運転範囲が広がることになる。
磁界を制御して、図4(a)とは電流Imのベクトル方
向を変えて、コイル電流Imの成分Idを永久磁石の磁
束φmに対して同じ方向に加えると、永久磁石による磁
束φmと固定子2によって発生される磁束φaの合成磁
束φtは、 φt=φm+φa で表される。固定子2によって発生される磁束φaを従
来より大きくすることができるため、合成磁束φtは、
従来より大きくすることができる。従って、この強め界
磁制御により、従来と同じコイル電流Imを流しても、
合成磁束φtは、従来より大きくすることができるた
め、磁性材のリラクタンストルクが発生して、より大き
なトルクを出すことができるようになる。
電流成分Iqは少なくて済み、電動機の効率を向上する
ことができる。
久磁石回転電機と従来の永久磁石回転電機の特性を示し
ている。点線が、従来の永久磁石回転電機の特性を示し
ており、実線が、本発明の一実施例による外転型永久磁
石回転電機を示している。
おいては図示のように急激に出力トルクが減少していた
が、図4(a)のようにコイル電流を制御した場合に
は、電機子反作用を効果的に利用できる本発明において
は、高速領域でも図示のように出力トルクを確保するこ
とができる。
合、従来の電動機において、トルクが0になる回転数R
1を、例えば、6,000rpmとすると、本発明の一
実施例によれば、回転数R2が13,000rpmにお
いても、必要なトルクを得ることができる。
御した場合には、従来の電動機が出力するトルクをT1
とすると、本発明の一実施例によれば、その時出力する
トルクT2を従来のトルクT1の約20%アップとするこ
とができる。
配置することにより、回転電機の速度制御範囲を広くす
ることができる。
により、出力トルクを大きくすることができる。従っ
て、従来と同じ出力トルクを出せる回転電機としては、
小型軽量化が可能となる。電動車両に用いる場合には、
小型軽量化が必要であり、かかる点においても、適した
ものである。
が位置して、永久磁石の露出を防止できるため、永久磁
石8の一部が欠ける等の事態になっても、回転電機の回
転に悪影響を与えること無く、回転を継続することがで
き、また、高温若しくは多湿の雰囲気中でも磁石に錆が
発生することなく、使用可能となる。
型永久磁石回転電機の部分構造図を示している。全体的
な構成は、図1及び図2に示したものと同様である。
は、歯部41とコア部42とから構成され、歯部41と
コア部42によって作られる空間はスロット部43を構
成している。スロット部43には、固定子巻線が挿入さ
れる。固定子2の構成は、図3に示す実施例と同じであ
る。
に置かれた永久磁石8と、永久磁石8と永久磁石8との
間及び永久磁石8の内周面に置かれ、永久磁石8よりも
高い透磁率を有する磁性材9から構成されている。磁性
材9は、永久磁石8と永久磁石8との間に位置する極間
部91と、永久磁石8の内周面に位置する空隙部92か
ら構成されている。
ち、磁性材9の極間部91と固定子鉄心4の歯部41の
間の空隙長をL1とし、磁性材9の空隙部92と固定子
鉄心4の歯部41の間の空隙長をL2とすると、空隙長
L1は、図3の例と同じであり、空隙長L2を図3の例に
比べて大きくしてある。その結果、永久磁石8によるコ
ギングトルクを低減することができる利点がある。本実
施例では、空隙長L1を0.5mmとしたのに対して、
空隙長L2を1mmとしている。
向の厚みを周方向で変えており、永久磁石8の中央部に
おける厚みをT2とし、両端部における厚みをT1とする
と、永久磁石8の厚みを中央部のT2から左右の両端に
行く従って徐々に減らし、両端部ではT1にしている。
このように、永久磁石8の半径方向の厚みを周方向で変
えることによって、空隙部の磁束密度の分布を概略正弦
波状にすることができ、コギングトルクの小さな電動機
にすることができる。
の極間部91の中央の点Aから、永久磁石8を経て、次
の磁性材9の極間部91の中央の点Bに至るまでの空隙
部の周方向の磁束密度は、図3の例では、図7に実線で
示す分布となるが、図6の例では、図7に破線で示すよ
うな概略正弦波状の分布となる。そのため、コギングト
ルクの小さな電動機にすることができる。
L2を、磁性材9の極間部91における空隙長L1より大
きくし、さらに、永久磁石8の半径方向の厚みを周方向
で変えるという相乗効果により、一層、コギングトルク
の小さな電動機にすることができる。
ができ、位置決めの必要な工作機械やミシンなどの電動
機として使用するのに適している。
L1を永久磁石8上の空隙長L2よりも小さくすることに
よって、高透磁率の磁性材9の発生するリラクタンスト
ルクを大きくすることができる。
て、定速度回転をする車両用の電動機に使用するのに適
している。
配置することにより、回転電機の速度制御範囲を広くす
ることができる。
が位置して、永久磁石の露出を防止できるため、永久磁
石8の一部が欠ける等の事態になっても、回転電機の回
転に悪影響を与えること無く、回転を継続することがで
き、また、高温多湿の雰囲気中でも使用可能となる。
できるため、位置決め精度を向上できる。
型永久磁石回転電機の部分構造図を示している。全体的
な構成は、図1及び図2に示したものと同様である。
は、歯部41とコア部42とから構成され、歯部41と
コア部42によって作られる空間はスロット部43を構
成している。スロット部43には、固定子巻線が挿入さ
れる。固定子2の構成は、図3に示す実施例と同じであ
る。
に置かれた永久磁石8と、永久磁石8と永久磁石8との
間及び永久磁石8の内周面に置かれ、永久磁石8よりも
高い透磁率を有する磁性材9から構成されている。磁性
材9は、永久磁石8と永久磁石8との間に位置する極間
部91と、永久磁石8の内周面に位置する空隙部92か
ら構成されている。
ち、磁性材9の極間部91と固定子鉄心4の歯部41の
間の空隙長をL1とし、磁性材9の空隙部92と固定子
鉄心4の歯部41の間の空隙長をL2とすると、空隙長
L1は、図3の例より小さくしてあり、空隙長L2は図3
の例と同じである。その結果、永久磁石8によるリラク
タンストルクを大きくすることができる利点がある。本
実施例では、空隙長L1を1mmとしたのに対して、空
隙長L2を0.5mmとしている。
向の厚みを周方向で変えており、永久磁石8の中央部に
おける厚みをT2とし、両端部における厚みをT1とする
と、永久磁石8の厚みを中央部のT2から左右の両端に
行く従って徐々に減らし、両端部ではT1にしている。
このように、永久磁石8の半径方向の厚みを周方向で変
えることによって、空隙部の磁束密度の分布を概略正弦
波状にするすることができ、コギングトルクの小さな電
動機にすることができる。
て、定速度回転をする車両用の電動機に使用するのに適
している。
9の極間部91の部分に、穴部14を2個設けている。
2個のうち1個は、高透磁率の磁性材9と軸方向のエン
ド部10とを締め付けるボルト(図示せず)を通すため
の穴である。即ち、図2に示すように、永久磁石8及び
磁性材9は、左右からエンド部材10で保持される構造
となっており、この左右のエンド部材10から中央の磁
性材9まで貫通する穴として、この穴にボルトを通して
両端から締め付けることにより、薄板を積層して構成さ
れている磁性材9を効果的に積層固着することができ
る。
とする。この穴に対応したヨ−ク7の部分にも穴をあけ
ておくことが必要である。即ち、図において、中央の磁
性材9から左側のエンド部材10と通って、延在する位
置のヨーク7の部分に穴を設けておく必要がある。この
穴の位置は、ほぼ極ピッチに等しくする必要がある。こ
のような構成とすることで、永久磁石の初期の着磁ある
いは永久磁石が減磁し、これを補修するための再着磁の
時に、ここに着磁巻線を1ターン挿入することで再着磁
が可能であり、保守性を改善できる。
る程、組立て時の永久磁石の磁束は大きな吸引力を起こ
すので危険を伴うし、作業性が悪いという問題がある。
の後に着磁巻線を通して着磁するとことによって前述の
不具合点が無くなる。
たが、図1に示したように、本実施例の電動機は、10
極の電動機である。従って、穴部14の総数は、20個
であり、半数の10個の穴部は、ボルトによるエンド部
材10及び磁性材9の締め付け用に用いられ、残りの半
数の10個の穴部は、永久磁石の再着磁のために使用さ
れる。
配置することにより、回転電機の速度制御範囲を広くす
ることができる。
磁性材9の空隙部92と固定子鉄心4の歯部41の間の
空隙長L2よりも小さくすることにより、リラクタンス
トルクを大きくすることができ、特に、電動車両に用い
るのに好適である。
が位置して、永久磁石の露出を防止できるため、永久磁
石8の一部が欠ける等の事態になっても、回転電機の回
転に悪影響を与えること無く、回転を継続することがで
き、また、高温多湿の雰囲気中でも使用可能となる。
になり、保守性が向上するとともに、初期着磁を容易に
行えるため、回転電機の組立も容易になる。
型永久磁石回転電機の部分構造図を示している。全体的
な構成は、図1及び図2に示したものと同様である。
は、歯部41とコア部42とから構成され、歯部41と
コア部42によって作られる空間はスロット部43を構
成している。スロット部43には、固定子巻線が挿入さ
れる。固定子2の構成は、図3に示す実施例と同じであ
る。
に置かれた永久磁石8と、永久磁石8と永久磁石8との
間及び永久磁石8の内周面に置かれ、永久磁石8よりも
高い透磁率を有する磁性材9から構成されている。磁性
材9は、永久磁石8と永久磁石8との間に位置する極間
部91のみで構成されている。
9は、回転子ヨ−ク7の一部に突出した形状をしてお
り、これによって、高透磁率の磁性材9によって発生す
るトルク及び永久磁石8の発生するスラストトルクを、
回転子ヨ−ク7に効果的に伝えることができる。回転子
3の回転軸方向に対する高透磁率の磁性材9の移動防止
のためには、回転子ヨ−ク7の外周からのネジ(図示せ
ず)等によって固定することができる。
配置することにより、回転電機の速度制御範囲を広くす
ることができる。
−ク部7にまで伸ばすこと(ヨ−ク部7をへこませる)
によって、高透磁率の磁性材9にかかるトルクはヨ−ク
7に伝達でき、より強固な支持構造とすることができ
る。
転型永久磁石回転電機の部分構造図を示している。全体
的な構成は、図1及び図2に示したものと同様である。
は、歯部41とコア部42とから構成され、歯部41と
コア部42によって作られる空間はスロット部43を構
成している。スロット部43には、固定子巻線が挿入さ
れる。固定子2の構成は、図3に示す実施例と同じであ
る。
に置かれた永久磁石8と、永久磁石8と永久磁石8との
間及び永久磁石8の内周面に置かれ、永久磁石8よりも
高い透磁率を有する磁性材9から構成されている。磁性
材9は、永久磁石8と永久磁石8との間に位置する極間
部91と、永久磁石8の内周面に位置する空隙部92
と、永久磁石8の外周面に位置する外周部93とから構
成されている。
に永久磁石8を入れたもので、永久磁石8間の極間部9
1の高透磁率の磁性材9は、本発明による電機子反作用
を積極的に利用して、速度制御の範囲を広くする役目を
有している。一方、高透磁率の磁性材9の永久磁石8の
内周面に位置する空隙部92においては、前述のよう
に、永久磁石8が外部に露出するのを防止する役目を有
している。一方、高透磁率の磁性材9の永久磁石8の外
周面に位置する外周部93においては、この部分に回転
子ヨ−ク7を通る磁束(図中、破線で示す)の内、特
に、脈動分の磁束(図中、実線で示す)を通し、積層鋼
板からなる高透磁率の磁性材9の特性によって、損失を
低減することができる。本実施例によれば、永久磁石間
に磁性材を配置することにより、回転電機の速度制御範
囲を広くすることができる。
が位置して、永久磁石の露出を防止できるため、永久磁
石8の一部が欠ける等の事態になっても、回転電機の回
転に悪影響を与えること無く、回転を継続することがで
き、また、高温多湿の雰囲気中でも使用可能となる。
り、損失を低減できる。
転型永久磁石回転電機の部分構造図を示している。全体
的な構成は、図1及び図2に示したものと同様である。
は、歯部41とコア部42とから構成され、歯部41と
コア部42によって作られる空間はスロット部43を構
成している。スロット部43には、固定子巻線が挿入さ
れる。固定子2の構成は、図3に示す実施例と同じであ
る。
−ク7の内周に置かれた永久磁石8とから構成されてい
る。ここで、回転子ヨ−ク7の一部を、図示のように、
永久磁石8の内周面まで凹ませた構成としたことを特徴
とする。回転子ヨーク7の材質は、鉄であるため、永久
磁石8の内周面まで凹ませた回転子ヨ−ク7の部分は、
磁性材9として機能し、この部分は、永久磁石8の間に
位置するため、図3における極間部91と同じ働きをす
る。
磁率の磁性材を、回転ヨ−ク7と一体に作ることがで
き、部品点数の少ない外転型永久磁石回転電機とするこ
とができる。
配置することにより、回転電機の速度制御範囲を広くす
ることができる。
ことにより、部品点数を減らすことができる。
り、本発明の実施例の外転型永久磁石回転電機を搭載し
た電気自動車のブロック構成図である。
10,112,114,116によって支持されてい
る。この電気自動車は、前輪駆動であるため、前方の2
つの車輪110,114には、外転型永久磁石回転電機
120,122が直結して取り付けられている。外転型
永久磁石回転電機120,122は、それぞれ、制御装
置130,132によって駆動トルクが制御される。制
御装置130,132の動力源としては、バッテリ14
0が備えられ、このバッテリ140から電力が制御装置
130,132を介して、外転型永久磁石回転電機12
0,122に供給され、外転型永久磁石回転電機12
0,122が駆動されて、車輪110,114が回転す
る。ハンドル150の回転は、ステアリングギア152
及びタイロッド,ナックルアーム等からなる伝達機構1
54,156を介して、2つの車輪110,114に伝
達され、車輪の角度が変えられる。
が直結している場合には、路面の凹凸による振動が、直
接、外転型永久磁石回転電機120,122に伝わり、
その値は、50Gにも達するものである。このような大
きな加速度に耐えるようにするため、外転型永久磁石回
転電機120,122としては、図1乃至図3に示した
ように、永久磁石の周囲を高透磁率の磁性材料で覆っ
て、磁石の一部の破損などが生じても、回転機への損傷
を防止できるものとしたり、図9に示したように、永久
磁石や磁性材にかかる大きなトルクを回転子ヨークにき
ちんと伝達できる構成のものとする。
回転電機を電気自動車の車輪の駆動に用いるものとして
説明したが、電気機関車等の車輪の駆動にも使用できる
ものである。
材を配置した外転型永久磁石回転電機を電気自動車等の
駆動源として用いることができるため、その運転範囲を
広くすることができる。
機の運転範囲を広くすることができる。
動車両の運転範囲を広くすることができる。
機の構造図である。
機の横断面図である。
機の動作原理説明図である。
機の特性図である。
転電機の部分構成図である。
転電機の磁束分布図である。
転電機の部分構成図である。
転電機の部分構成図である。
回転電機の部分構成図である。
回転電機の部分構成図である。
転電機を用いた電気自動車の構成図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 固定子巻線を巻回した固定子鉄心を有す
る固定子と、この固定子の外周に回転可能に保持され、
ヨークとこのヨークの内周に上記固定子鉄心と対向して
配置された複数個の永久磁石を有する回転子とから構成
された外転型永久磁石回転電機において、 上記永久磁石の極間部に配置され、上記永久磁石より高
い透磁率を有する磁性材からなる磁極を備え、 上記固定子によって発生する磁束φ a と上記永久磁石に
よって発生する磁束φ m の合成磁束φtを、上記固定子
に流れるコイル電流のベクトルを制御することにより、
弱め界磁制御若しくは強め界磁制御する ことを特徴とす
る外転型永久磁石回転電機。 - 【請求項2】 請求項1記載の外転型永久磁石回転電機
において、 上記磁性材は、さらに、上記永久磁石の上記固定子鉄心
と対向する面を覆って設けられたことを特徴とする外転
型永久磁石回転電機。 - 【請求項3】 請求項1記載の外転型永久磁石回転電機
において、 上記永久磁石の極間部における上記磁性材と上記固定子
鉄心との空隙長は、上記永久磁石の表面部における上記
固定子鉄心との空隙長よりも小さくしたことを特徴とす
る外転型永久磁石回転電機。 - 【請求項4】 請求項1記載の外転型永久磁石回転電機
において、 上記永久磁石の極間部における上記磁性材と上記固定子
鉄心との空隙長は、上記永久磁石の表面部における上記
固定子鉄心との空隙長よりも大きくしたことを特徴とす
る外転型永久磁石回転電機。 - 【請求項5】 請求項1記載の外転型永久磁石回転電機
において、 上記永久磁石は、中央部が厚く、周方向の両端に向かっ
て順次薄くなっている形状であることを特徴とする外転
型永久磁石回転電機。 - 【請求項6】 請求項1記載の外転型永久磁石回転電機
において、 上記永久磁石の極間部に配置された上記磁性材の中央
に、上記回転子の回転軸と平行な方向に貫通して形成さ
れた穴部を備えたことを特徴とする外転型永久磁石回転
電機。 - 【請求項7】 請求項1記載の外転型永久磁石回転電機
において、 上記磁性材は、上記ヨークの一部に突出した形状をして
いることを特徴とする外転型永久磁石回転電機。 - 【請求項8】 請求項1記載の外転型永久磁石回転電機
において、 上記永久磁石は、上記磁性材の内部に配置された上で、
上記ヨークの内周に取り付けられていることを特徴とす
る外転型永久磁石回転電機。 - 【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載の外転
型永久磁石回転電機において、 上記磁性材は、薄板を積層して形成されていることを特
徴とする外転型永久磁石回転電機。 - 【請求項10】 請求項1記載の外転型永久磁石回転電
機において、 上記ヨークを上記永久磁石の内周面まで凹ませた構成と
するとともに、上記ヨークを上記永久磁石より高い透磁
率を有する材料としたことを特徴とする外転型永久磁石
回転電機。 - 【請求項11】 固定子巻線を巻回した固定子鉄心を有
する固定子と、この固定子の外周に回転可能に保持さ
れ、ヨークとこのヨークの内周に上記固定子鉄心と対向
して配置された複数個の永久磁石を有する回転子とから
構成された外転型永久磁石回転電機と、この外転型永久
磁石回転電機を制御する制御装置とを備え、上記制御装置により制御される上記 外転型永久磁石回転
電機により車輪の駆動される外転型永久磁石回転電機を
用いた電動車両において、 上記外転型永久磁石回転電機は、上記永久磁石の極間部
及び上記永久磁石の上記固定子鉄心と対向する面を覆っ
て設けられた上記永久磁石より高い透磁率を有する磁性
材を備え、 前記制御装置は、上記固定子によって発生する磁束φ a
と上記永久磁石によって発生する磁束φ m の合成磁束φ
tを、上記固定子に流れるコイル電流のベクトルを制御
することにより、弱め界磁制御若しくは強め界磁制御す
る ことを特徴とする外転型永久磁石回転電機を用いた電
動車両。
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JP07352695A JP3518922B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 外転型永久磁石回転電機及び外転型永久磁石回転電機を用いた電動車両 |
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JPH08275476A JPH08275476A (ja) | 1996-10-18 |
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1995
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