JP4698745B2 - 永久磁石型回転電機 - Google Patents
永久磁石型回転電機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4698745B2 JP4698745B2 JP2009074397A JP2009074397A JP4698745B2 JP 4698745 B2 JP4698745 B2 JP 4698745B2 JP 2009074397 A JP2009074397 A JP 2009074397A JP 2009074397 A JP2009074397 A JP 2009074397A JP 4698745 B2 JP4698745 B2 JP 4698745B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- harmonic
- permanent magnet
- type rotating
- magnet type
- electric machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
上記トルク脈動とは、電機子巻線に電流を流した状態において、回転子側の起磁力高調波の影響によりトルクが一定値とならず、回転子の角度によってトルクが変化する現象をいい、たとえ電機子巻線に流れる電流の波形が正弦波であっても生じるトルクむらである。
本発明はラジアル異方性リング磁石を使った永久磁石型回転電機のように起磁力高調波が存在し、無負荷誘起電圧に高調波が含まれている場合においても、トルク脈動の小さい永久磁石型回転電機の構造を得ることを目的とする。
図1は本発明の実施対象である永久磁石型回転電機の断面図を示す。固定子鉄心1は電磁鋼板を積層して構成され、円環状の鉄心に径方向に突出したティース1aが周方向に等間隔に配置されている。図1ではティースの数は12である。さらに、各ティース1aには電機子巻線2が巻回されている。
交互に配置されるように着磁されている。図1では極数が8となっている。また、永久磁
石3はリング形状の磁石であり、さらに配向はラジアル方向を向いた、いわゆるラジアル
異方性リング磁石となっている。回転子鉄心4は電磁鋼板を積層して構成してもよいし、
塊状の鉄心であってもよい。
ただし、数1において、ωは電気角周波数、tは時刻、V1は基本波の振幅、V5は第5高調波の振幅、V7は第7高調波の振幅とした。
っても、無負荷誘起電圧の高調波のうち、第5高調波と第7高調波の振幅と位相を同じに
しておけば、たとえ無負荷誘起電圧に高調波が含まれていても、トルク脈動の6次成分が
大幅に低減できることが確認できた。これらは、特許文献1や特許文献2では述べられて
おらず、特許文献2では、第5高調波と第7高調波の2乗和の平方根を極小にすることが
述べられているが、この構成では第5高調波と第7高調波の振幅と位相を一致させること
が必ずしもできないため、トルク脈動を十分に低減することができなかったのである。
基本波と第5高調波、第7高調波を考慮した場合モータのU相巻線の鎖交磁束は下式で表される。
したがって、二つの高調波の振幅と位相を一致させると、二つの高調波の影響が互いに打ち消されトルク脈動が大幅に低減される。また、この場合、たとえ誘起電圧に第5高調波、第7高調波が含まれていても、トルク脈動の6次成分が大幅に低減できることが分かる。
構成される場合と比べて部品点数が減るため量産性に優れているという効果がある。固定
子鉄心にスキューを施す場合は、回転子にスキューを施す必要がないため、セグメント磁
石を使った場合には、スキューのかかった複雑な形状としなくてもよいという効果がある。
回転子と固定子の両方にスキューを施す場合は、それぞれのスキュー角が小さくても同様
の効果が得られるという効果がある。
キュー角Aでは第5高調波と第7高調波は180度近く差異があるが、スキュー角Bでは
第5高調波と第7高調波の位相がほぼ一致している。
スキュー角とトルク脈動の電気角6次成分の関係を示したのが図10である。スキュー角Aではトルク脈動が大きいが、スキュー角B付近では大幅にトルク脈動が低減できていることが分かる。ここでは、スキュー角が80度付近にてトルク脈動が最小となったが、実際はこれに限ったことではなく、無負荷誘起電圧の第5高調波と第7高調波の振幅と位相がほぼ一致する構成にしておけば、回転子の起磁力高調波に含まれる第5高調波と第7高調波の大きさに拘らず、トルク脈動が大幅に低減できる。
一般に、第(6p−1)次高調波、(6p+1)次高調波の影響が互いに打ち消す作用を及ぼす構成とすれば、トルク脈動のうち電気角6p次高調波成分を大幅に低減することが可能である。ただし、pは正の整数である。例えば、無負荷誘起電圧の第(6p−1)高調波と第(6p+1)高調波の振幅と位相がほぼ一致する構成にしておけばよい。
実施の形態2.
スキューに関しては図では省略しているが、無負荷誘起電圧の第5高調波と第7高調波の振幅と位相がほぼ一致する構成にしておけばよいので、図6のような連続的に変化するスキューでもよいし、階段状にスキュー角が変化する段スキューの構造でもよい。
実施の形態3.
また、このようなセグメント磁石の構造と実施の形態1、2で述べたスキューを組み合わせることによって、誘起電圧の第5高調波、第7高調波の振幅と位相を更に正確に一致させることができるので、トルク脈動の6次成分を大幅に低減できるという効果を有する。
実施の形態4.
本実施例によれば、無負荷誘起電圧の第5高調波と第7高調波の振幅と位相がほぼ一致する構成とし、さらに、d軸電流を通電することで、q軸電流が増加してもトルク脈動が低減できる効果がある。
1a ティース
2 電機子巻線、
3 永久磁石、
4 回転子鉄心。
Claims (12)
- 周方向に配設したティースに複数相の電機子巻線を巻回してなる固定子と、複数の永久磁石を交互に極性が異なるように周方向に配設した回転子とを備え、無負荷誘起電圧波形に高調波が含まれている永久磁石型回転電機において、前記無負荷誘起電圧波形に電気角360度を基本波としたときの第(6p−1)高調波と第(6p+1)高調波(ただしpは正の整数)の振幅及び位相を実質的に一致させるようにしたことを特徴とする永久磁石型回転電機。
- 上記無負荷誘起電圧の空間高調波成分は第5高調波と第7高調波であることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型回転電機。
- 上記無負荷誘起電圧の空間高調波成分は第11高調波と第13高調波であることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型回転電機。
- 上記第(6p−1)高調波と第(6p+1)高調波(ただしpは正の整数)の振幅あるいは位相を実質的に一致させるために、前記回転子および固定子の少なくとも一方にスキュー角を設定したことを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型回転電機。
- 上記第(6p−1)高調波と第(6p+1)高調波(ただしpは正の整数)の振幅あるいは位相を実質的に一致させるために、セグメント磁石の断面形状を変更するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型回転電機。
- 上記セグメント磁石の断面形状をかまぼこ形としたことを特徴とする請求項6に記載の永久磁石型回転電機。
- 上記回転子はラジアル異方性リング磁石により構成されていることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型回転電機。
- 上記磁石の極数mと固定子のスロット数nの関係が2:3であることを特徴とする請求項8に記載の永久磁石型回転電機。
- 上記磁石の極数mと固定子のスロット数nの関係が10:12であることを特徴とする請求項8に記載の永久磁石型回転電機。
- 上記磁石の極数mと固定子のスロット数nの関係が14:12であることを特徴とする請求項8に記載の永久磁石型回転電機。
- 電機子巻線に通電される電機子電流はd軸電流とq軸電流の両方を含んでおり、上記d軸電流の大きさは上記q軸電流の10%から30%の範囲の値とされ、さらに上記d軸電流はq軸電流の大きさに応じて変化するよう制御されることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型回転電機。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009074397A JP4698745B2 (ja) | 2009-03-25 | 2009-03-25 | 永久磁石型回転電機 |
US12/540,112 US8680731B2 (en) | 2009-03-25 | 2009-08-12 | Permanent-magnetic type rotary electric machine |
DE102009038268.2A DE102009038268B4 (de) | 2009-03-25 | 2009-08-20 | Drehstrommotor vom Permanentmagnet-Typ |
FR0956172A FR2943860B1 (fr) | 2009-03-25 | 2009-09-10 | Machine electrique rotative de type a aimant permanent |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009074397A JP4698745B2 (ja) | 2009-03-25 | 2009-03-25 | 永久磁石型回転電機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010226935A JP2010226935A (ja) | 2010-10-07 |
JP4698745B2 true JP4698745B2 (ja) | 2011-06-08 |
Family
ID=42675130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009074397A Active JP4698745B2 (ja) | 2009-03-25 | 2009-03-25 | 永久磁石型回転電機 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8680731B2 (ja) |
JP (1) | JP4698745B2 (ja) |
DE (1) | DE102009038268B4 (ja) |
FR (1) | FR2943860B1 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130154397A1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-20 | John T. Sullivan | High efficiency magnetic core electrical machines |
JP5877777B2 (ja) * | 2012-09-26 | 2016-03-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 回転電機、磁極ピース製造方法 |
EP2991204B1 (en) * | 2013-04-22 | 2019-11-20 | Mitsubishi Electric Corporation | Permanent magnet type motor |
US10523074B2 (en) | 2014-01-16 | 2019-12-31 | Maestra Energy, Llc | Electrical energy conversion system in the form of an induction motor or generator with variable coil winding patterns exhibiting multiple and differently gauged wires according to varying braid patterns |
US9906105B1 (en) | 2014-01-28 | 2018-02-27 | Maestra Energy, Llc | Electrical induction motor with reconfigured rotor mounted commutators for receiving an armature current from a stator mounted brush component along with a reversing gear arrangement for driving a pair of opposite gear rings |
US9906106B1 (en) | 2014-01-31 | 2018-02-27 | Maestra Energy, Llc | Electrical generator or motor with variable coil winding patterns exhibiting multiple wires incorporated into a plurality coil configurations defined around a rotor and incorporating a gearbox arrangement exhibiting oppositely driven rotor and stator gears configured with multi-tiered reversing gears exhibiting both straight and helical patterns and for varying turning ratios for establishing either of acceleration or deceleration aspects for increased power output |
US9825514B1 (en) | 2014-02-05 | 2017-11-21 | Maestra Energy, Llc | Electrical generator or motor with variable coil winding patterns exhibiting multiple wires incorporated into a plurality of independent three stage coil configurations and incorporating a belt drive arrangement exhibiting first and second rotating pully wheels in combination with opposite belt rotating magnet and coil supporting components for providing increased power output |
JP6256390B2 (ja) * | 2015-03-13 | 2018-01-10 | トヨタ自動車株式会社 | ロータの製造方法 |
CN106877532A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-06-20 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 充磁电机、电机转子、永磁同步电机和压缩机 |
JP6914150B2 (ja) * | 2017-09-07 | 2021-08-04 | 株式会社ミツバ | ブラシレスモータ |
JP7056070B2 (ja) * | 2017-10-13 | 2022-04-19 | 株式会社アイシン | 回転電機 |
EP3525321A1 (de) * | 2018-02-09 | 2019-08-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Permanenterregte synchronmaschine mit reduziertem pendeldrehmoment |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11234990A (ja) * | 1998-02-12 | 1999-08-27 | Okuma Corp | 永久磁石モータ |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0356058A (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-11 | Mitsubishi Kasei Corp | モータ |
SE466080B (sv) * | 1990-04-24 | 1991-12-09 | Elmo Ab | Synkronmaskin |
JPH08126279A (ja) | 1994-10-20 | 1996-05-17 | Hitachi Metals Ltd | ブラシレスdcモータ |
JPH1169679A (ja) | 1997-08-25 | 1999-03-09 | Toshiba Corp | 永久磁石形モータ |
US6853105B2 (en) * | 2000-05-25 | 2005-02-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Permanent magnet motor |
US6597078B2 (en) * | 2000-12-04 | 2003-07-22 | Emerson Electric Co. | Electric power steering system including a permanent magnet motor |
JP2002238293A (ja) * | 2001-02-14 | 2002-08-23 | Mitsubishi Electric Corp | モータ制御装置 |
JP2002354721A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-06 | Hitachi Ltd | 永久磁石式回転子を備えた回転電機 |
DE10326167B4 (de) | 2003-06-10 | 2008-10-02 | Siemens Ag | Permanentmagneterregter Synchronmotor |
JP4617716B2 (ja) * | 2004-05-11 | 2011-01-26 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
JP4279757B2 (ja) * | 2004-09-22 | 2009-06-17 | 三菱電機株式会社 | リング型磁石成形体の製造装置およびリング型焼結磁石の製造方法 |
JP2006174692A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-29 | Nippon Densan Corp | ブラシレスモータ |
JP4353950B2 (ja) * | 2006-03-06 | 2009-10-28 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
JP2008228390A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Jtekt Corp | ブラシレスモータおよびそれを備えた電動パワーステアリング装置 |
-
2009
- 2009-03-25 JP JP2009074397A patent/JP4698745B2/ja active Active
- 2009-08-12 US US12/540,112 patent/US8680731B2/en active Active
- 2009-08-20 DE DE102009038268.2A patent/DE102009038268B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2009-09-10 FR FR0956172A patent/FR2943860B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11234990A (ja) * | 1998-02-12 | 1999-08-27 | Okuma Corp | 永久磁石モータ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2943860A1 (fr) | 2010-10-01 |
FR2943860B1 (fr) | 2018-03-16 |
US8680731B2 (en) | 2014-03-25 |
US20100244611A1 (en) | 2010-09-30 |
DE102009038268A1 (de) | 2010-10-07 |
JP2010226935A (ja) | 2010-10-07 |
DE102009038268B4 (de) | 2019-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4698745B2 (ja) | 永久磁石型回転電機 | |
US9627936B2 (en) | Permanent magnet motor | |
Salminen | Fractional slot permanent magnet synchronous motors for low speed applications | |
Du et al. | Principle and analysis of doubly salient PM motor with Π-shaped stator iron core segments | |
JP4089527B2 (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
WO2015161668A1 (zh) | 永磁同步电机及其转子 | |
Yang et al. | Surface-permanent-magnet synchronous machine design for saliency-tracking self-sensing position estimation at zero and low speeds | |
Heikkilä | Permanent magnet synchronous motor for industrial inverter applications-analysis and design | |
US7714466B2 (en) | Claw-teeth-type rotating electrical machine | |
WO2012014260A1 (ja) | 回転電機及びそれを用いた電動車両 | |
US7482724B2 (en) | Ipm electric rotating machine | |
Du et al. | Partitioned stator hybrid excited machine with DC-biased sinusoidal current | |
WO2013108726A1 (ja) | ブラシレスモータ、ブラシレスモータの駆動方法および電動パワーステアリング装置 | |
JP5925114B2 (ja) | モータ駆動装置、多重巻線モータ、及び電動パワーステアリング装置 | |
JP2008228390A (ja) | ブラシレスモータおよびそれを備えた電動パワーステアリング装置 | |
JP2008301652A (ja) | 永久磁石式回転電機およびそれを用いた電動パワーステアリング装置 | |
Choi et al. | Experimental verification and electromagnetic analysis for performance of interior PM motor according to slot/pole number combination | |
US10014737B2 (en) | Rotor for an electric machine | |
WO2011062064A1 (ja) | 永久磁石式同期モータ | |
JP3117164B2 (ja) | 永久磁石回転電機とその制御方法及び制御装置並びにそれを使用した電気自動車 | |
JP2003088078A (ja) | ブラシレスdcモータ | |
WO2017171037A1 (ja) | ロータ及びロータの設計方法 | |
Wang et al. | Design and experimental verification of an 18-slot/10-pole fractional-slot surface-mounted permanent-magnet machine | |
JP2005080381A (ja) | Ipm回転電機 | |
Hua et al. | Investigation on symmetrical characteristics of consequent-pole flux reversal permanent magnet machines with concentrated windings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110215 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110301 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4698745 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |