JP4635829B2 - Permanent magnet motor - Google Patents
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Description
本発明は、永久磁石式電動機の電圧制御方式に関わるものである。 The present invention relates to a voltage control method for a permanent magnet motor.
従来の永久磁石式電動機は、回転速度の増加にほぼ比例して電動機の端子間電圧が上昇する。このような電動機では、運転速度範囲が広い場合、回転速度が低い状態では電圧が低く、回転速度の高い状態では電圧が高くなる。この場合、例えば出力一定運転される電動機においては、回転速度の低い状態では電圧が低いため電流が増加し、回転速度が高い状態では電圧が高いため、電流が減少する。この結果、回転速度範囲が広く、出力一定で運転される電動機では、高電圧の供給能力と大電流の供給能力のどちらも保有する電源が必要となる。 In the conventional permanent magnet type motor, the voltage between the terminals of the motor increases almost in proportion to the increase in the rotational speed. In such an electric motor, when the operating speed range is wide, the voltage is low when the rotational speed is low, and the voltage is high when the rotational speed is high. In this case, for example, in an electric motor that is operated at a constant output, the current increases because the voltage is low when the rotational speed is low, and the current decreases because the voltage is high when the rotational speed is high. As a result, an electric motor having a wide rotation speed range and operating at a constant output requires a power source that possesses both a high voltage supply capability and a large current supply capability.
従来の永久磁石式電動機は、複数から成る磁石付回転子を有する場合に、回転速度の変化に応じて少なくとも1個の磁石付回転子を回転方向にずらし、磁石付回転子の磁極と固定子の磁極との対向面積を増減し、磁石の磁束が固定子に鎖交する磁束量を変化させることにより、低速回転域で大きなトルクを得るとともに、高速回転も可能にしたことが開示されている(例えば、特許文献1)。
また、従来の別の電動機は、一次巻線を有する固定子と、界磁用磁石とシャフトとを有する回転子を有する。この回転子は、回転方向に順次異なった極性の磁極が並んでいる第一と第二の界磁用磁石とを有し、一方の界磁用磁石が他方の界磁用磁石に対して軸方向と回転方向に変位する機構を有する(例えば、特許文献2)。
When a conventional permanent magnet electric motor has a plurality of rotors with magnets, at least one rotor with magnets is shifted in the rotation direction according to a change in rotation speed, and the magnetic poles and stators of the rotor with magnets It is disclosed that by increasing or decreasing the area facing the magnetic pole of the magnet and changing the amount of magnetic flux interlinked with the stator, a large torque can be obtained in the low-speed rotation region and high-speed rotation is also possible. (For example, patent document 1).
Another conventional electric motor has a stator having a primary winding, and a rotor having a field magnet and a shaft. This rotor has first and second field magnets in which magnetic poles of different polarities are sequentially arranged in the rotation direction, and one of the field magnets has an axis relative to the other field magnet. It has a mechanism which displaces in a direction and a rotation direction (for example, patent documents 2).
従来の磁束量を変化させる電動機においては、回転中の回転子を運転中に第一と第二の界磁用磁石とを相対的に回転させることは困難である。特にトルクを発生している状態では、そのトルクと同等以上の力を発生させる駆動源が必要となり、装置が大掛かりとなるという問題があった。 In a conventional electric motor that changes the amount of magnetic flux, it is difficult to relatively rotate the first and second field magnets while the rotating rotor is in operation. In particular, in a state where torque is generated, a drive source that generates a force equal to or greater than the torque is required, which causes a problem that the apparatus becomes large.
この発明に係る永久磁石式電動機は、固定子と回転子間で、軸方向へ相対的に移動できる相対的移動機構を有し、永久磁石は、回転子の軸方向に互いに隣接する第一の磁石群と第二の磁石群とからなり、第一の磁石群及び第二の磁石群は、それぞれ回転子外周上に着磁方向が異なる複数の磁石を交互に配置してなるもので、かつ、軸方向に隣接する第一の磁石群の磁石と第二の磁石群の磁石とは着磁方向が異なるように構成したものである。 The permanent magnet type electric motor according to the present invention has a relative movement mechanism capable of relatively moving in the axial direction between the stator and the rotor, and the permanent magnets are first adjacent to each other in the axial direction of the rotor. It consists of a magnet group and a second magnet group, and the first magnet group and the second magnet group are formed by alternately arranging a plurality of magnets having different magnetization directions on the outer periphery of the rotor, and The magnets in the first magnet group and the magnets in the second magnet group adjacent in the axial direction are configured so that the magnetization directions are different.
この発明は、それぞれ軸方向に異なる磁極が隣接するように着磁された第一と第二の磁石群を備えた回転子と、固定子とを軸方向に相対的に移動させることによって、回転子と固定子間の鎖交磁束量を変化させることができ、そのことにより、電圧を制御できるので、簡易な機構でこの電動機に必要な電源容量を低減できる。 According to the present invention, a rotor including first and second magnet groups magnetized so that different magnetic poles are adjacent to each other in the axial direction and a stator are moved relative to each other in the axial direction. Since the amount of magnetic flux linkage between the child and the stator can be changed, and thereby the voltage can be controlled, the power supply capacity required for the motor can be reduced with a simple mechanism.
実施の形態1.
図1,2は、この発明を実施するための実施の形態1における永久磁石式電動機の断面図であり、図1は軸に平行な平面での断面図であり、図2は軸に垂直な平面での断面図を示すものである。図1,2において、固定子1は固定子コア3とコイル2からなり、フレーム(図示せず)に固定されている。固定子1の内側には空隙6を介して回転子7が配置され、回転自由にフレームに取り付けられている。回転子7は、シャフト10と、その周囲に設けられた回転子コア9と、その回転子コア9の外周に配置された永久磁石8とで構成されている。
1 and 2 are sectional views of a permanent magnet type electric motor according to
永久磁石式電動機は、永久磁石8が作る磁束に対し、回転力を発生するように固定子の3相巻線にそれぞれ位相を変えて通電することで、回転子7が回転し、また負荷に対してトルクを与えることが可能となる。
In the permanent magnet motor, the
このような永久磁石式電動機は、誘導機と比較して二次銅損がないため一般に効率がよいとされており、多くの機器に使用されている。しかし、永久磁石式電動機は、回転子に永久磁石が存在するため、回転するだけでコイルに誘起電圧が生じる。この誘起電圧は回転速度に比例して上昇する(なお、誘起電圧と電流との積は電動機出力に比例する)。 Such a permanent magnet motor is generally considered to be efficient because it has no secondary copper loss as compared with an induction machine, and is used in many devices. However, since a permanent magnet motor has a permanent magnet in the rotor, an induced voltage is generated in the coil only by rotating. This induced voltage increases in proportion to the rotation speed (note that the product of the induced voltage and current is proportional to the motor output).
また、永久磁石式電動機は回転速度の変化に対し出力一定運転することが多い。出力一定運転の場合、従来の永久磁石式電動機は永久磁石による磁束量が変化しないため、回転速度の上昇とともに前記誘起電圧が上昇するが、出力が一定のため、電流は減少する。以上のことを説明した図が図3である。図3は回転速度が1から6の間が出力一定運転される領域であり(通常それ以下の領域はトルク一定運転)、電流は速度に逆比例して減少する。図3では速度範囲が1から6であるため、電流はほぼ1/6に低減されていることを示している。 Further, the permanent magnet type electric motor is often operated at a constant output with respect to a change in rotational speed. In the case of a constant output operation, since the amount of magnetic flux generated by the permanent magnet does not change in the conventional permanent magnet type motor, the induced voltage increases as the rotational speed increases, but the current decreases because the output is constant. FIG. 3 is a diagram explaining the above. FIG. 3 shows a region where the rotational speed is between 1 and 6 in which the output is constant (normally, the region below it is constant torque), and the current decreases in inverse proportion to the speed. In FIG. 3, since the speed range is from 1 to 6, the current is reduced to almost 1/6.
ここで、ある速度領域を出力一定で運転する場合を考えると、インバータなどの電源は、運転条件下での最大電圧・最大電流をそれぞれに発生する必要があるため、出力一定運転する速度範囲の最大速度時に対応できる電圧と、最低速度時に対応できる電流を発生する必要がある。 Here, considering the case of operating in a certain speed range with constant output, the power source such as an inverter needs to generate the maximum voltage and maximum current under the operating conditions. It is necessary to generate a voltage that can be handled at the maximum speed and a current that can be handled at the minimum speed.
従って、出力一定の速度範囲が狭い電動機においては、出力相応の電源でよいが、出力一定の速度範囲が広い電動機では、出力相応以上の電源が必要となる。図3の例では、出力一定運転される領域における回転速度比が1:6になる場合、出力の6倍程度の大きな電源が必要となり、逆に電源容量が制限されている場合には、低速域において電流が不足するため出力一定の速度範囲が狭まるという問題がある。 Therefore, an electric motor corresponding to the output may be used in an electric motor having a narrow output speed range, but an electric power higher than an output is required in an electric motor having a wide output speed range. In the example of FIG. 3, when the rotation speed ratio in the region where the output is constantly operated is 1: 6, a large power supply about 6 times the output is required, and conversely, when the power supply capacity is limited, the speed is low. There is a problem that a constant speed range of the output is narrowed because current is insufficient in the region.
上記問題を解決するため、本実施の形態では、回転子を軸方向に二領域に分け、それぞれの領域ごとに回転子外周の周方向に異なる着磁方向の永久磁石を隣接して交互に複数個配置するとともに、前記二領域間については軸方向に異なる着磁方向の永久磁石が隣接するように配置し、さらに回転子と固定子とを軸方向に相対的に移動させる相対移動機構を設けた。 In order to solve the above problem, in this embodiment, the rotor is divided into two regions in the axial direction, and a plurality of permanent magnets having different magnetization directions are alternately adjacent to each other in the circumferential direction of the outer periphery of the rotor. In addition to the arrangement, a permanent moving mechanism is provided between the two regions so that permanent magnets in different magnetization directions are adjacent to each other in the axial direction, and a relative movement mechanism that relatively moves the rotor and the stator in the axial direction is provided. It was.
図4は、本願発明に関わる8極の電動機の回転子展開図を示している。回転子の回転子コア9の外周に配置された永久磁石8の部分を展開した図であり、この図4を用いて永久磁石8の配置を説明する。図4において、軸に垂直な線分Aより左側の第一の永久磁石群は、通常の永久磁石式電動機の回転子と同様に、N極に着磁された永久磁石11(図中灰色で示す)とS極に着磁された永久磁石12(図中白色で示す)がそれぞれ回転方向(周方向)に対し交互に配置されている。図4において、線分Aより右側の第二の永久磁石群の各磁石は、軸方向に隣接する第一の永久磁石群の各磁石とは着磁の方向が異なる永久磁石が配置されている。この第二の永久磁石群を有することが、本発明の特徴のひとつである。
FIG. 4 shows a rotor development view of an 8-pole motor according to the present invention. It is the figure which expanded the part of the
図1に示すように固定子と回転子が配置されている場合、固定子のコイルは図5に示すように線分Aより左にある第一の永久磁石群が全面に渡り固定子コイルと対面して配置されている(固定子巻線は分布巻を想定)。図5中の太線で囲んだ領域13は、この固定子と対面している永久磁石の部分を示している。図1に示すような固定子と回転子との相対位置においては、通常の永久磁石式電動機と同様な運転が可能であり、かつ、固定子コイルに鎖交する永久磁石8の磁束量(以下磁束量と呼ぶ)が最大となる状態を示している。
When the stator and the rotor are arranged as shown in FIG. 1, the stator coil has the first permanent magnet group on the left side of the line segment A as shown in FIG. They are arranged facing each other (distributed winding is assumed for the stator winding). A region 13 surrounded by a thick line in FIG. 5 shows a portion of the permanent magnet facing the stator. In the relative positions of the stator and the rotor as shown in FIG. 1, the same operation as that of a normal permanent magnet type electric motor is possible, and the amount of magnetic flux of the
次に、固定子1と回転子7との相対位置を図6に示すように、相対移動機構により軸方向に相対的に移動させる。このように移動した結果、図7の13に示す領域が、固定子コイルと対面している回転子の永久磁石8となる。すなわち第一の永久磁石群の右側半分と、第二の永久磁石群とが固定子コイルと対面することとなる。この状態では、第一、第二の部分の固定子対面面積が同じであれば回転子の永久磁石8の合成磁束が固定子のコイル2に鎖交する磁束量は0となる。
Next, the relative position of the
回転子7と固定子1との相対位置は図1の状態と、図6の状態の二値ではなく、これら状態間を連続的に変化する。回転子7と固定子1とを連続的に相対移動させることによって、回転子7の永久磁石8の合成磁束が固定子1のコイル2に鎖交する磁束量は、最大値から0まで連続的に変化させることが可能となる。
The relative position between the
電源容量を最小化するためには、図8に示すとおり、上記磁束量を回転速度の上昇に逆比例して減少させるように回転子7と固定子1とを相対的に移動させることで、誘起電圧が一定値となり、電流も一定値となる。従って、上記磁束量を回転速度に応じて変化するように回転子7と固定子1との相対的な位置決め制御を行うと、電源容量を最小にすることができる。この回転子7と固定子1との相対的な位置決めを行う相対移動機構は、電動機の速度を検出するセンサーと、検出された速度に逆比例する磁束量となる軸方向位置に回転子を位置決めするアクチュエータやウォームギアなどの並行移動機構を用いて実現することができる。
In order to minimize the power supply capacity, as shown in FIG. 8, the
本実施の形態によると、回転子7と固定子1とを軸方向に相対移動させる構成としたので、永久磁石8の合成磁束がコイル2に鎖交する磁束量を変化させることができ、誘起電圧を制御して電源容量を小さくできる効果がある。
According to the present embodiment, since the
また、永久磁石8の合成磁束がコイル2に鎖交する磁束量を回転速度の上昇に逆比例させるように回転子7と固定子1とを軸方向に相対移動させる構成としたので、誘起電圧が一定となり、出力一定の速度域が広い場合にも、電源を最小にできる効果がある。
Further, since the
固定子1と回転子7との相対移動によって、第一の磁石群と第二の磁石群とが固定子1のコイル2に鎖交する磁束量を等しくできるので、最大の磁束量比を得ることができ、固定子1と回転子7との軸方向の相対移動量を小さくしても、大きな電圧変化量が得られる効果がある。
By the relative movement of the
実施の形態2.
実施の形態1では、固定子1のコイル2の軸方向長さは固定であるため、図1もしくは図5に示す状態が永久磁石8の合成磁束がコイル2に鎖交する磁束量最大となる。逆に図6,7に示す状態がこの磁束量が最小となる。この最大の磁束量と最小の磁束量との比を大きくとることが、出力一定の運転速度範囲を拡大することとなる。最大の磁束量を大きくするには限界があるので、図6、7に示す状態の磁束量最小値を出来る限り小さくすることが、運転速度範囲拡大につながる。磁束量を最小とするには、図6,7に示す状態で、図7で固定子1のコイル2に対面する第一の永久磁石群の軸方向長さと第二の永久磁石群の軸方向長さとを同じとすることで磁束量を0とすることができる(第一の永久磁石群と第二の永久磁石群とで使用する永久磁石が同質で周方向の幅が同じ場合)。
In the first embodiment, since the axial length of the
さらに、図1と図6の状態での軸方向移動量を最小化するためには、第一の永久磁石群と第二の永久磁石群との軸方向長さの比を2:1とするとよい。この構成によって、第二の永久磁石群(短い方の永久磁石)の軸方向長さ分のみ回転子7を移動させるだけで、最大の磁束量比を得ることが出来、出力一定運転の範囲を大きくとることが可能となる。なお、固定子の軸方向長さは、第一の永久磁石群の軸方向長さと等しくするものとする。
Furthermore, in order to minimize the amount of axial movement in the state of FIGS. 1 and 6, assuming that the ratio of the axial lengths of the first permanent magnet group and the second permanent magnet group is 2: 1. Good. With this configuration, the maximum magnetic flux amount ratio can be obtained only by moving the
なお、本実施の形態は回転子を軸方向に移動させる方式で記載したが、固定子を軸方向に移動させても同様の効果が得られることはいうまでもない。 Although the present embodiment has been described with the method of moving the rotor in the axial direction, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the stator is moved in the axial direction.
本実施の形態によれば、単位面積あたりの発生磁束量が等しい磁石を用い、固定子の軸方向長さと第一の永久磁石群の軸方向長さとを等しくする条件では、第一の永久磁石群と第二の永久磁石群との軸方向長さの比を2:1とすることによって最大の磁束量比を得ることができるので、固定子1と回転子7との軸方向の相対移動量を小さくする効果が得られる。
According to the present embodiment, the first permanent magnet is used under the condition that the magnets having the same amount of magnetic flux generated per unit area are used and the axial length of the stator is equal to the axial length of the first permanent magnet group. Since the maximum magnetic flux amount ratio can be obtained by setting the axial length ratio of the group and the second permanent magnet group to 2: 1, the relative movement in the axial direction between the
また、本実施の形態によれば、単位面積あたりの発生磁束量が等しい磁石を用い、固定子の軸方向長さと第一の永久磁石群の軸方向長さとを等しくする条件では、第一の永久磁石群と第二の永久磁石群との軸方向長さの比を2:1とすることによって最大の磁束量比を得ることができるので、最小の磁石量で、大きな電圧変化量を得ることができるという効果がある。 In addition, according to the present embodiment, the magnets having the same amount of generated magnetic flux per unit area are used, and the first axial length of the first permanent magnet group and the axial length of the stator are equal under the first condition. Since the maximum magnetic flux amount ratio can be obtained by setting the ratio of the axial lengths of the permanent magnet group and the second permanent magnet group to 2: 1, a large amount of voltage change can be obtained with the minimum magnet amount. There is an effect that can be.
実施の形態3.
実施の形態2は、第一の永久磁石群と第二の永久磁石群とで使用する永久磁石が同質で周方向の幅が同じ場合に、最小の軸方向移動量で、最大の磁束量比を得ることができる構成を示した。本実施の形態では、第一の永久磁石群と第二の永久磁石群とで使用する永久磁石が同質で周方向の幅が異なる場合に、最小の軸方向移動量で、最大の磁束量比を得ることができる構成を示す。
In the second embodiment, when the permanent magnets used in the first permanent magnet group and the second permanent magnet group are of the same quality and have the same circumferential width, the maximum amount of magnetic flux ratio is the minimum amount of axial movement. The configuration that can be obtained is shown. In the present embodiment, when the permanent magnets used in the first permanent magnet group and the second permanent magnet group are the same and have different circumferential widths, the maximum magnetic flux amount ratio with the minimum axial movement amount The structure which can obtain is shown.
図9,10は、実施の形態3の回転子コア9の外周に配置された永久磁石8を展開した図であり、図9は最大の磁束量が、また図10は最小の磁束量が得られる状態を示した図である。図9,10において、固定子コイルと対面する領域を太線の領域13で示している。図に示すとおり、第一の永久磁石群の磁石の周方向の幅は狭く、第二の永久磁石群の磁石の周方向の幅は広い。このような磁石から構成される回転子の場合には、最小の磁束量となる状態(図10)にて固定子と対面する領域13内における第一と第二との永久磁石群の合成磁束がコイル2を鎖交する磁束量が0となり、最大の磁束量となる状態(図9)にて第一の永久磁石群全体のみが固定子1と対面するように、固定子1、第一の永久磁石群、第二の永久磁石群の軸方向長さを決める。
9 and 10 are views in which the
上記構成をとることによって、実施の形態1,2よりも少ない軸方向移動量であるが、図10の状態は固定子に対向するN極の磁束量とS極の磁束量とが等しくなっており、磁束量比を大きくとることが可能である。 By taking the above configuration, the amount of axial movement is smaller than in the first and second embodiments, but in the state of FIG. 10, the amount of magnetic flux of the N pole facing the stator is equal to the amount of magnetic flux of the S pole. Therefore, it is possible to increase the magnetic flux amount ratio.
本実施の形態は回転子を軸方向に移動させる方式で記載したが、固定子を軸方向に移動させても同様の効果が得られることはいうまでもない。 Although the present embodiment has been described by a method in which the rotor is moved in the axial direction, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the stator is moved in the axial direction.
本実施の形態によれば、第一の永久磁石群の磁石の周方向幅が第二の永久磁石群の磁石の周方向幅より小さく、最小の磁束量となる固定子1と回転子7との相対位置において、磁束量が0となるように固定子1、第一、第二の永久磁石群の軸方向長さを決めることによって、最大の磁束量比を得ることができるので、固定子1と回転子7との軸方向の相対移動量を大幅に小さくする効果が得られる。
According to the present embodiment, the circumferential width of the magnets of the first permanent magnet group is smaller than the circumferential width of the magnets of the second permanent magnet group, and the
実施の形態4.
本実施の形態は、停止状態から運転開始するときに最大トルクを発生するようにするため、電動機停止時に固定子1と回転子7との相対位置関係を所定位置に固定されるようにしたものである。
In the present embodiment, in order to generate the maximum torque when the operation is started from the stopped state, the relative positional relationship between the
図11は、実施の形態4の永久磁石電動機の軸に平行な平面での断面図である。停止状態から、運転する際、無駄時間なく運転を開始するためには、永久磁石式電動機の磁束量を最大にしておくと良い。すなわち、トルクは固定子と回転子間の鎖交磁束量の大きさに依存するので、図1に示す状態にしておく方が、回転開始時に最大トルクが得られ、効率よく運転を開始できる。そこで、図11に示すとおり、回転子7の端部とフレーム(図示せず)との間にバネ14を設け、電動機停止時に磁束量が最大となる軸方向の位置に回転子7を固定するようにしたものである。このバネ14は、電動機停止時から低速回転時に作用して、上記位置近傍に回転子7を磁束量が多くなる位置に位置決めし、さらに回転速度が上昇すると、アクチュエータやウォームギアなどの相対移動機構が位置決めするようにしたものである。アクチュエータやウォームギアなどは、無通電時にフリーな状態となり、無通電時に所定の位置に位置決めするのは困難である。そこで、電源投入後速やかに運転を開始するため、本実施の形態は、バネなどによって無通電時に所定の位置に保持するようにしたものである。
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the axis of the permanent magnet motor according to the fourth embodiment. In order to start operation without dead time when operating from a stopped state, it is preferable to maximize the amount of magnetic flux of the permanent magnet motor. That is, since the torque depends on the amount of flux linkage between the stator and the rotor, the maximum torque can be obtained at the start of rotation and the operation can be efficiently started if the state shown in FIG. 1 is set. Therefore, as shown in FIG. 11, a
上記は、固定子1を固定し、回転子7が軸方向に移動することで、固定子1と回転子7との相対的な移動を実現することを説明したが、逆に回転子7を固定し、固定子1を移動するようにし、固定子1とフレームの間にバネ14を設けることもできる。
The above describes that the
本実施の形態によれば、回転子7の端部とフレームとの間にバネ14を設けたことにより、電動機停止時に磁束量が最大となる固定子1と回転子7との相対位置に位置決めできるので、電動機停止状態から運転開始するときに大きなトルクが得られ、速度0から効率よく運転できる効果がある。
According to the present embodiment, the
実施の形態5.
本実施の形態では、固定子1と回転子7との相対的移動機構として、ガバナを用いる構成を図12,13を用いて説明する。
In the present embodiment, a configuration using a governor as a relative movement mechanism between the
ガバナとは、速度の自動制御や制限の為に、機械に取り付けられる装置である。図12において、ガバナ15は、回転子7の端部に設けられ回転子と共に軸方向に自由に移動可能な第一のカラー31と、フレームと軸周りの回転自由に接続した第二のカラー32と、この第一のカラー31および第二のカラー32に回転対偶にて接続し、静止時には軸を通り軸に平行な平面内のみで移動可能なリンク部33と、リンク部33の先に設けられた錘34とからなる。なお、図12では、上記リンク部と錘との組が一組しか描かれていないが、軸周りにスムーズに回転するように、軸周りに回転対象に複数組配置される。
A governor is a device attached to a machine for automatic speed control or limitation. In FIG. 12, the
上記構成においては、電動機停止時には遠心力が0であるため、ガバナ15の錘34は図12に示すように軸に近い位置にある。この位置は磁束量が最大となる。電動機が回転開始時には、この最大磁束量により大きなトルクで回転する。その後回転速度が高くなると錘34が遠心力によって軸から離れようとする力により、リンク部33が開き、第一のカラー31が図中左側に移動する。この移動した状態を示したのが図13である。図13の状態では、固定子1と回転子7とは磁束量が最小となる相対位置となり、高速回転時においても、誘起電圧が低い状態となる。
In the above configuration, since the centrifugal force is zero when the motor is stopped, the weight 34 of the
上記では、停止時、及び高速回転時を説明したが、上記機構を用いることで低速から高速まで固定子1と回転子7との相対位置を連続的に変化させることができる。また、実施の形態4に示したバネと組合せて、固定子1と回転子7との相対位置を制御することも可能である。
In the above description, when stopping and when rotating at high speed, the relative position between the
なお、本実施の形態では固定子1を固定し、回転子7を軸方向に移動する例を示したが、回転子7を軸方向に固定し、ガバナを回転子と共に回転するように回転子と接続し、またガバナのカラー部を固定子に回転自由に接続することによって、固定子1を軸方向に移動させるように、構成できることはいうまでもない。
In the present embodiment, the
本実施の形態によれば、ガバナ15を回転子7の端部に設けることにより、回転速度に応じて固定子1と回転子7と相対位置を移動させ、磁束量を変化させることができるので、簡単な構造により誘起電圧を制御して電源容量を小さくできるという顕著な効果がある。
According to the present embodiment, by providing the
実施の形態6.
上記の実施の形態の永久磁石式電動機によると、速度に依存せず電動機の端子間電圧を一定に保つことが可能である。車載用電動機では、バッテリー等から電力を供給される機器と、オルタネータが並列に配線されていることが多い。この際、オルタネータが所定の電圧以上の発電電圧を発生すると、バッテリーにつながる他の機器が壊れるなどの影響がでる。そのため、通常の永久磁石式電動機では車載用発電機として用いることは困難であった。上記の実施の形態の永久磁石式電動機であれば電圧を調整できるため、12Vバッテリーを充電するために必要な14V以上に保つことが可能であり、また、他の車載機器が壊れないよう所定の電圧以下に保つことが可能であるため、車載用発電機として最適である。
According to the permanent magnet type electric motor of the above embodiment, it is possible to keep the voltage between the terminals of the electric motor constant regardless of the speed. In an in-vehicle motor, a device supplied with electric power from a battery or the like and an alternator are often wired in parallel. At this time, if the alternator generates a power generation voltage higher than a predetermined voltage, other devices connected to the battery may be damaged. For this reason, it has been difficult to use an ordinary permanent magnet motor as a vehicle-mounted generator. Since the voltage can be adjusted with the permanent magnet type electric motor of the above embodiment, it can be maintained at 14 V or more necessary for charging a 12 V battery, and predetermined in order to prevent other in-vehicle devices from being broken. Since it can be kept below the voltage, it is optimal as an in-vehicle generator.
また、アイドルストップ後のエンジン始動にオルタネータを利用することがある。本発明の永久磁石式電動機は発電だけでなく通常通り電動機として運転することが可能であるため、電動機として利用しながら発電機としても利用可能である。 An alternator may be used to start the engine after idling stop. Since the permanent magnet motor of the present invention can be operated not only as a generator but also as a motor as usual, it can be used as a generator while being used as a motor.
また、永久磁石式電動機であるため、通常のオルタネータに用いられるクローポール式電動機よりも効率が高く、小型化が可能である。これは車などの設置スペースが限られているものに搭載する機器にとっては有益である。 Further, since it is a permanent magnet type electric motor, it is more efficient than a claw pole type electric motor used for a normal alternator and can be downsized. This is useful for equipment mounted on a vehicle or the like that has a limited installation space.
別の適用として、工作機械への適用も可能である。工作機械に用いられる主軸電動機は低速から高速まで広い運転範囲で運転されることが望まれる。これは加工対象物の材質によって工具の必要周速が異なるためである。このような用途の主軸電動機に上記実施の形態の永久磁石式電動機を適用することで、電源容量を増加させず、出力一定の速度範囲が広い主軸電動機が得られ、電源が小型、かつ、加工対象物の多い工作機械が提供できる。 As another application, application to a machine tool is also possible. It is desired that a spindle motor used in a machine tool is operated in a wide operating range from a low speed to a high speed. This is because the required peripheral speed of the tool differs depending on the material of the workpiece. By applying the permanent magnet motor of the above-described embodiment to the spindle motor for such applications, a spindle motor with a wide output constant speed range can be obtained without increasing the power supply capacity, the power supply is small, and processing Machine tools with many objects can be provided.
1 固定子
2 コイル
3 固定子コア
4 ティース
5 コアバック
6 空隙
7 回転子
8 永久磁石
9 回転子コア
10 シャフト
11 N極磁石
12 S極磁石
13 磁束がコイルに鎖交する永久磁石の領域
14 バネ
15 ガバナ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ことを特徴とする永久磁石式電動機。 In a permanent magnet electric motor having a stator and a rotor and having a permanent magnet disposed on the surface of the rotor, a relative movement mechanism capable of relatively moving in the axial direction between the stator and the rotor. And the permanent magnet includes a first magnet group and a second magnet group adjacent to each other in the axial direction of the rotor, and the first magnet group and the second magnet group are respectively rotated. A plurality of magnets having different magnetization directions are alternately arranged on the outer periphery of the child, and the magnets of the first magnet group and the magnets of the second magnet group adjacent in the axial direction are magnetized. A permanent magnet electric motor characterized by having different directions.
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