JP5412121B2 - Permanent magnet rotor and electric motor equipped with the same - Google Patents

Permanent magnet rotor and electric motor equipped with the same Download PDF

Info

Publication number
JP5412121B2
JP5412121B2 JP2009015977A JP2009015977A JP5412121B2 JP 5412121 B2 JP5412121 B2 JP 5412121B2 JP 2009015977 A JP2009015977 A JP 2009015977A JP 2009015977 A JP2009015977 A JP 2009015977A JP 5412121 B2 JP5412121 B2 JP 5412121B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
permanent magnet
rotor
electric motor
auxiliary
magnetic flux
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009015977A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010178441A (en
Inventor
智香子 池田
忠伸 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2009015977A priority Critical patent/JP5412121B2/en
Publication of JP2010178441A publication Critical patent/JP2010178441A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5412121B2 publication Critical patent/JP5412121B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description

本発明は、巻線が容易なロータ補助コイルを備える永久磁石式回転子およびそれを備えた電動機に関し、無負荷鉄損を低減させつつ出力トルクを向上させることができる永久磁石式回転子およびそれを備えた電動機に関する。   The present invention relates to a permanent magnet rotor including a rotor auxiliary coil that can be easily wound and an electric motor including the same, and a permanent magnet rotor capable of improving output torque while reducing no-load iron loss and the same. It is related with the electric motor provided with.

従来、ロータ側に励磁コイルを備え、N極群およびS極群からなる複数の永久磁石による磁束に加え、必要に応じて励磁される励磁コイル(補助コイル)による磁束によって界磁磁束を制御する可変モータが提案されている。   Conventionally, an excitation coil is provided on the rotor side, and the field magnetic flux is controlled by the magnetic flux generated by an excitation coil (auxiliary coil) excited as necessary in addition to the magnetic flux generated by a plurality of permanent magnets composed of an N pole group and an S pole group Variable motors have been proposed.

このような可変モータとしては、それぞれの永久磁石を直接包んだり、取り囲んだりするように巻線されている励磁コイルを備えるもの(例えば、特許文献1および2参照)や、その両端がN極およびS極となるU字状の永久磁石を交互に同極が対向するようにロータに配置し、励磁コイルのコアの延長線上であって2つの永久磁石の磁極間に磁路が設けられたもの(例えば、特許文献3参照)などがある。   Examples of such a variable motor include an excitation coil that is wound so as to directly enclose or surround each permanent magnet (see, for example, Patent Documents 1 and 2), U-shaped permanent magnets, which are S poles, are arranged on the rotor so that the same poles are alternately opposed, and a magnetic path is provided between the magnetic poles of the two permanent magnets on the extension line of the core of the exciting coil (For example, see Patent Document 3).

特開2007−300787号公報JP 2007-300787 A 特表2004−519999号公報Special table 2004-519999 gazette 特開平5−304752号公報JP-A-5-304752

しかしながら、特許文献1または2に開示される可変モータでは、すべての永久磁石に対してそれぞれを取り囲むように励磁コイルが巻かれているため、その巻き線長が長くなってしまうという問題がある。また、永久磁石の形状や巻線などにより、可変モータを小型化することが困難となる場合もある。   However, in the variable motor disclosed in Patent Document 1 or 2, there is a problem that the winding length becomes long because the exciting coil is wound around all the permanent magnets. Further, it may be difficult to reduce the size of the variable motor due to the shape of the permanent magnet, the winding, or the like.

また、特許文献3に開示される可変モータでは、U字状の永久磁石を用いているため、各磁極間にギャップを設ける必要がある。この場合、可変モータの運転時における磁極間ギャップの変化によって永久磁石が破損する可能性があるという問題がある。また、U字状の永久磁石を用いているため、永久磁石のコストが増加してしまうという問題もある。   Moreover, since the variable motor disclosed in Patent Document 3 uses a U-shaped permanent magnet, it is necessary to provide a gap between the magnetic poles. In this case, there is a problem that the permanent magnet may be damaged due to a change in the gap between the magnetic poles during operation of the variable motor. Moreover, since the U-shaped permanent magnet is used, there is a problem that the cost of the permanent magnet increases.

さらに、このような励磁コイルを備える可変モータでは、可変モータの出力トルクを補完するために高負荷運転領域では励磁コイルに必要な電力が供給される。この電力は銅損等の損失の要因となるため、供給電力をできる限り低減することが望まれる。   Further, in a variable motor having such an excitation coil, electric power necessary for the excitation coil is supplied in a high-load operation region in order to supplement the output torque of the variable motor. Since this electric power causes loss such as copper loss, it is desirable to reduce the supplied power as much as possible.

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、巻線が容易なロータ補助コイルを備え、磁石量の低減によって無負荷鉄損を低減しつつ低電力で出力トルクを向上させることができる永久磁石式回転子およびそれを備えた電動機を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described points, and its object is to provide a rotor auxiliary coil that can be easily wound, and to improve output torque at low power while reducing no-load iron loss by reducing the amount of magnets. An object of the present invention is to provide a permanent magnet rotor that can be made to operate and an electric motor including the same.

上記の課題を解決するために、本発明の永久磁石式回転子(2')は、ステータ(3)と対向するロータヨーク(21)の表面に2つの極性のいずれかからなる複数の永久磁石群(22A、22B)によって構成される磁極部、円周方向に所定間隔で極性が交互となるように配置した永久磁石式回転子(2')において、前記ロータヨーク(21)は、円筒状の内周面を有する環状部と、円周方向に所定間隔で該環状部から外径側に突出した複数の前記磁極部とを備えており、個々の前記磁極部の前記永久磁石群(22A又は22B)はそれぞれ同一極性の複数の永久磁石片(221又は222)を含み、該永久磁石片は前記環状部をバックヨークとして配置されており、互いに隣接した極性の異なる2つの前記磁極部の間の前記環状部に界磁磁束を発生させる補助コイル(40)を前記環状部の前記内周面から外周面にわたってトロイダル状に巻くとともに、各磁極部において、隣接する前記同一極性の永久磁石片(221、222)の間の隙間には、補助コイル(40)の磁束を通すための補助鉄心(23)がその隙間を埋めるように設けられており、円周方向に隣接する2つの補助コイル(40)は、対向する側の磁極が同一極となるように巻き回されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the permanent magnet type rotor of the present invention (2 ') is on the surface of the rotor yoke facing the stator (3) (21), a plurality of permanent magnets made of one of the two polarities In the permanent magnet rotor (2 ′) in which the magnetic pole portions constituted by the groups (22A, 22B) are arranged so that the polarities are alternated at predetermined intervals in the circumferential direction, the rotor yoke (21) is cylindrical. And a plurality of the magnetic pole portions protruding from the annular portion to the outer diameter side at predetermined intervals in the circumferential direction, and the permanent magnet group (22A) of each of the magnetic pole portions. Or 22B) includes a plurality of permanent magnet pieces (221 or 222) each having the same polarity, and the permanent magnet pieces are arranged with the annular portion as a back yoke, and are adjacent to each other of the two magnetic pole portions having different polarities. the annulus between An auxiliary coil for generating a magnetic flux (40) with wound toroidally over the outer peripheral surface from the inner peripheral surface of the annular portion, in each magnetic pole portion, between the permanent magnet pieces of the same polarity adjacent (221, 222) In the gap, an auxiliary iron core (23) for passing the magnetic flux of the auxiliary coil (40) is provided so as to fill the gap, and the two auxiliary coils (40) adjacent in the circumferential direction face each other. The magnetic poles are wound so that the magnetic poles on the side are the same .

本発明の永久磁石式回転子によれば、上述の特許文献1および2に開示されるようにロータ補助コイルが永久磁石を取り囲む必要はなく、ロータヨークにトロイダル状に巻き回しているので、補助コイルの巻線を容易に行うことができる。また、上述の特許文献3に開示される電動機の構成とは異なり、永久磁石のバックヨークと補助コイルの磁路とを共用させることができる、すなわち、永久磁石のバックヨークである環状部を補助コイルの磁路としても機能させることができるため、U字状の永久磁石を用いたり、2つの永久磁石の磁極間にギャップを設けたりする必要がない。さらに、磁極部内で隣接する永久磁石片間の隙間を埋めるように設けられた補助鉄心の磁気抵抗が例えば永久磁石等に比べて小さいので、この補助鉄心を補助コイルの磁路として用いることができこれにより、補助コイルを低起磁力化することができる。更に、円周方向に隣接する2つの補助コイルは、対向する側の磁極が同一極となるように巻き回されるように配置しているので、永久磁石片による磁束を補助コイルの界磁磁束によって補完(アシスト)することができ、加えて、上述のように補助鉄心を補助コイルの磁路として用いることができることにより、永久磁石片による磁束を補助コイルの界磁磁束によって補完(アシスト)する際には、永久磁石に比べて磁気抵抗の小さい補助鉄心が補助コイルの磁路として用いられるため、補助コイルを低起磁力化して、補助コイルにおける損失を低減することができる。 According to the permanent magnet type rotor of the present invention, the rotor auxiliary coil does not need to surround the permanent magnet as disclosed in Patent Documents 1 and 2, and the auxiliary coil is wound around the rotor yoke in a toroidal shape. Can be easily wound. Further, unlike the configuration of the electric motor disclosed in Patent Document 3 described above, the permanent magnet back yoke and the magnetic path of the auxiliary coil can be shared , that is, the annular portion which is the permanent magnet back yoke is supported. Since it can function as a magnetic path of the coil, it is not necessary to use a U-shaped permanent magnet or to provide a gap between the magnetic poles of the two permanent magnets. Furthermore, since the magnetic resistance of the auxiliary iron core provided so as to fill the gap between adjacent permanent magnet pieces in the magnetic pole part is smaller than that of, for example, a permanent magnet, this auxiliary iron core can be used as the magnetic path of the auxiliary coil. , thereby, the auxiliary coil can be TeiOkoshi magnetic force. Furthermore, since the two auxiliary coils adjacent in the circumferential direction are arranged so that the magnetic poles on the opposite side are the same pole, the magnetic flux generated by the permanent magnet piece is used as the field magnetic flux of the auxiliary coil. In addition, since the auxiliary iron core can be used as the magnetic path of the auxiliary coil as described above, the magnetic flux generated by the permanent magnet piece is supplemented (assisted) by the field magnetic flux of the auxiliary coil. In this case, since the auxiliary iron core having a smaller magnetic resistance than the permanent magnet is used as the magnetic path of the auxiliary coil, the auxiliary coil can be made low in magnetomotive force and the loss in the auxiliary coil can be reduced.

本発明の永久磁石式回転子では、永久磁石片(221、222)のそれぞれを包んで固定するための断面が略U字状で非磁性材料からなる固定部材(24)を設け、固定部材(24)は、ロータヨーク(21)にその両端部(24a)を嵌合することにより固定されていてもよい。あるいは、永久磁石片(221、222)のそれぞれを包んで固定するための断面が略L字状で非磁性材料からなる固定部材(24)を設け、固定部材(24)は、補助鉄心(23)の側面とロータヨーク(21)とにその両端部(24a、24b)を嵌合することにより固定されていてもよい。このように、各永久磁石片を包むように非磁性材料からなる固定部材が設けられることにより、永久磁石片および補助コイルから発生する磁束は固定部材を通り抜けることなく、隣接する永久磁石片の隙間に設けられた補助鉄心を集中的に通過することになる。したがって、永久磁石片の磁束および補助コイルの磁束は補助鉄心に集中して通過するため、漏れ磁束を低減することができる。   In the permanent magnet type rotor of the present invention, a fixing member (24) made of a nonmagnetic material having a substantially U-shaped cross section for covering and fixing each of the permanent magnet pieces (221, 222) is provided. 24) may be fixed by fitting both end portions (24a) to the rotor yoke (21). Alternatively, a fixing member (24) made of a nonmagnetic material having a substantially L-shaped cross section for wrapping and fixing each of the permanent magnet pieces (221, 222) is provided, and the fixing member (24) is an auxiliary iron core (23 ) And the rotor yoke (21) may be fixed by fitting both end portions (24a, 24b) thereof. Thus, by providing the fixing member made of a non-magnetic material so as to wrap each permanent magnet piece, the magnetic flux generated from the permanent magnet piece and the auxiliary coil does not pass through the fixing member, but in the gap between the adjacent permanent magnet pieces. It will pass through the provided auxiliary iron core intensively. Therefore, since the magnetic flux of the permanent magnet piece and the magnetic flux of the auxiliary coil pass through the auxiliary iron core in a concentrated manner, the leakage magnetic flux can be reduced.

本発明の永久磁石式回転子では、補助鉄心(23)の側面またはロータヨーク(21)には嵌合溝(23a、21a)が設けられるとともに、固定部材(24)の両端部(24a)は、補助鉄心(23)またはロータヨーク(21)の嵌合溝(23a、21a)に嵌合する凸形状となっていればよい。このように固定部材がロータヨークまたは補助鉄心と嵌合する構成となっているので、ロータヨークに永久磁石片をしっかりと固定することができる。   In the permanent magnet rotor of the present invention, the side surfaces of the auxiliary iron core (23) or the rotor yoke (21) are provided with fitting grooves (23a, 21a), and both end portions (24a) of the fixing member (24) are What is necessary is just to be the convex shape fitted to the fitting groove | channel (23a, 21a) of an auxiliary iron core (23) or a rotor yoke (21). Thus, since the fixing member is configured to be fitted to the rotor yoke or the auxiliary iron core, the permanent magnet piece can be firmly fixed to the rotor yoke.

また、上記の課題を解決するために、本発明の電動機(1')は、上述のような永久磁石式回転子(2')と、永久磁石式回転子(2')に当接するように配置されるステータ(固定子)(3)とを備える電動機(1')において、電動機(1')の低負荷運転領域(A)では、永久磁石群(22A、22B)の各永久磁石片(221、222)の磁束のみで運転し、高負荷運転領域(B)では、これら永久磁石片(221、222)の磁束のみでは不足するロータ磁束に応じて、補助コイル(40)に必要な電流量(アンペア・ターン)を通電して運転することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the electric motor (1 ′) of the present invention is in contact with the permanent magnet rotor (2 ′) and the permanent magnet rotor (2 ′) as described above. In the electric motor (1 ′) including the stator (stator) (3) to be arranged, in the low load operation region (A) of the electric motor (1 ′), each permanent magnet piece (22A, 22B) ( 221 and 222), and in the high load operation region (B), the current required for the auxiliary coil (40) according to the rotor magnetic flux that is insufficient with only the magnetic flux of these permanent magnet pieces (221 and 222). It is characterized by operating by energizing a quantity (ampere turn).

本発明の電動機によれば、電動機の高負荷運転時には補助コイルの界磁磁界を利用することができるので、永久磁石片の総量を増加させることなく、電動機のトルクを向上させることができる。これにより、補助コイルを用いない場合に比べ、電動機の無負荷鉄損を低減させることができる。また、逆起電力を低減させることができるので、電動機そのものおよび電動機用のインバータを小型化することができ、電動機の高効率化を可能にすることができる。   According to the electric motor of the present invention, since the field magnetic field of the auxiliary coil can be used during high load operation of the electric motor, the torque of the electric motor can be improved without increasing the total amount of permanent magnet pieces. Thereby, the no-load iron loss of an electric motor can be reduced compared with the case where an auxiliary coil is not used. In addition, since the back electromotive force can be reduced, the motor itself and the inverter for the motor can be reduced in size, and the efficiency of the motor can be increased.

本発明の電動機では、電動機(1')に対するトルク指令値と、永久磁石群(22A、22B)の磁束に対応するトルクのしきい値との差により、補助コイル(40)へ通電する電流量(界磁電流の電流量)を調整すればよい。このように、トルク指令値と補助コイルへ通電する電流量(アンペア・ターン)との関係を解析または実験により予め求めておくことにより、本発明の電動機に対する高負荷時の運転を適切に行うことができる。   In the electric motor of the present invention, the amount of current that flows through the auxiliary coil (40) due to the difference between the torque command value for the electric motor (1 ') and the torque threshold value corresponding to the magnetic flux of the permanent magnet group (22A, 22B). What is necessary is just to adjust (current amount of field current). As described above, the relationship between the torque command value and the amount of current (ampere turn) energized to the auxiliary coil is obtained in advance by analysis or experiment, so that the motor of the present invention can be appropriately operated at a high load. Can do.

なお、上記で括弧内に記した図面参照符号は、後述する実施形態における対応する構成要素を参考のために例示するものである。   The reference numerals in the parentheses described above exemplify corresponding constituent elements in the embodiments described later for reference.

本発明によれば、ロータヨークへの補助コイルの巻線を容易に行うことができるとともに、永久磁石片を固定する非磁性材料からなる固定部材を設け、補助コイルの界磁磁束が補助鉄心を集中的に通り抜けるように構成することにより、低電力で電動機の出力トルクを向上させることができる。また、永久磁石片の総量を低減することにより電動機の無負荷鉄損を低減することができる。更に、円周方向に隣接する2つの補助コイルは、対向する側の磁極が同一極となるように巻き回されるように配置しているので、永久磁石片による磁束を補助コイルの界磁磁束によって補完(アシスト)することができ、加えて、補助鉄心を補助コイルの磁路として用いることができることにより、永久磁石片による磁束を補助コイルの界磁磁束によって補完(アシスト)する際には、永久磁石に比べて磁気抵抗の小さい補助鉄心が補助コイルの磁路として用いられるため、補助コイルを低起磁力化して、補助コイルにおける損失を低減することができる。
According to the present invention, the auxiliary coil can be easily wound around the rotor yoke, and the fixing member made of a nonmagnetic material for fixing the permanent magnet piece is provided, and the field magnetic flux of the auxiliary coil concentrates the auxiliary iron core. By configuring so as to pass through the motor, the output torque of the electric motor can be improved with low power. Moreover, the no-load iron loss of an electric motor can be reduced by reducing the total amount of permanent magnet pieces. Furthermore, since the two auxiliary coils adjacent in the circumferential direction are arranged so that the magnetic poles on the opposite side are the same pole, the magnetic flux generated by the permanent magnet piece is used as the field magnetic flux of the auxiliary coil. In addition, when the auxiliary iron core can be used as the magnetic path of the auxiliary coil, the magnetic flux generated by the permanent magnet piece is supplemented (assisted) by the field magnetic flux of the auxiliary coil. Since the auxiliary iron core having a smaller magnetic resistance than the permanent magnet is used as the magnetic path of the auxiliary coil, the auxiliary coil can be reduced in magnetomotive force, and loss in the auxiliary coil can be reduced.

永久磁石式回転子を含む電動機の概念図であり、(a)はその部分斜視図、(b)はその部分断面図である。It is a conceptual diagram of the electric motor containing a permanent magnet type | mold rotor, (a) is the fragmentary perspective view, (b) is the fragmentary sectional view. 本発明の永久磁石式回転子を含む電動機の概念的な部分断面図である。It is a notional fragmentary sectional view of the electric motor containing the permanent magnet type rotor of the present invention. 磁石磁束の制御系と補助コイル磁束の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of a magnet magnetic flux, and the control system of an auxiliary coil magnetic flux. 図3の磁石磁束の制御系の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the control system of the magnet magnetic flux of FIG. 図3の補助コイル磁束の制御系の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the control system of the auxiliary coil magnetic flux of FIG. 本実施形態における電動機のトルク−回転数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the torque-rotation speed characteristic of the electric motor in this embodiment. トルク指令値と補助コイルのアンペア・ターンとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a torque command value and the ampere-turn of an auxiliary coil. トルク補完に要するトルク差分とそれに対応する補助コイルの通電量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the torque difference required for torque complement, and the energization amount of the auxiliary coil corresponding to it. 本実施形態の電動モータのモータ運転処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the motor driving | running process of the electric motor of this embodiment. 図1および図2に示す電動モータのトルク磁場解析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the torque magnetic field analysis of the electric motor shown to FIG. 1 and FIG.

以下、添付図面を参照して本発明の永久磁石式回転子およびそれを備えた電動機の好適な実施形態を詳細に説明する。本発明の永久磁石式回転子は、電気自動車やいわゆるハイブリッド自動車などの車両に搭載される電動機の回転子(ロータ)として利用され、この電動機で発生する出力トルクにより車両を運転するものである。なお、本発明は、永久磁石式回転子の構成(構造、制御方法等)にその技術的特徴があるため、車両のその他の構成要素(例えば、駆動系等)については図示を省略するとともに、その詳細な説明を省略する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a permanent magnet rotor and an electric motor including the same according to the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The permanent magnet rotor according to the present invention is used as a rotor (rotor) of an electric motor mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a so-called hybrid vehicle, and drives the vehicle by output torque generated by the electric motor. In the present invention, the configuration (structure, control method, etc.) of the permanent magnet type rotor has its technical characteristics, and therefore other components of the vehicle (for example, the drive system, etc.) are not shown in the drawings. Detailed description thereof is omitted.

まず、図1および図2を参照して、本発明に係る永久磁石式回転子およびそれを備えた電動機の構成を詳細に説明する。図1は、本発明の基本構成となる永久磁石式回転子を含む電動機の概念図であり、図1(a)はその部分斜視図、図1(b)はその部分断面図である。後述するように、図1に示す永久磁石式回転子2およびそれを備えた電動機1は、本発明の基本的な構成を有するものである。   First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the permanent magnet type rotor which concerns on this invention, and an electric motor provided with the same is demonstrated in detail. FIG. 1 is a conceptual diagram of an electric motor including a permanent magnet type rotor that is a basic configuration of the present invention. FIG. 1 (a) is a partial perspective view thereof, and FIG. 1 (b) is a partial sectional view thereof. As will be described later, the permanent magnet rotor 2 and the electric motor 1 including the same shown in FIG. 1 have the basic configuration of the present invention.

まず、図1に示す永久磁石式回転子2を備える電動機1の構成について説明する。図1(a)および(b)に示すように、電動機1は、インナーロータ型の永久磁石式回転子(以下、「ロータ」ともいう)2と、この永久磁石式回転子2の外周に当接するように設けられた固定子(以下、「ステータ」ともいう)3とを備えている。   First, the structure of the electric motor 1 provided with the permanent magnet type rotor 2 shown in FIG. 1 is demonstrated. As shown in FIGS. 1A and 1B, the electric motor 1 has an inner rotor type permanent magnet rotor (hereinafter also referred to as “rotor”) 2 and an outer periphery of the permanent magnet rotor 2. And a stator (hereinafter also referred to as “stator”) 3 provided so as to be in contact therewith.

ステータ3は、電動機1の外周を構成するステータコア31と、このステータコア31から径方向内方、すなわちロータ2の中心方向に向けて突出した複数(本実施形態では、全体の図示を省略するが、例えば18個)のティース32とから構成される。各ティース32は、歯先部32aと、ステータコイル33が巻き回されている巻線部(ステータコイル33の鉄心を構成する)32bとからなる。複数のティース32は、ステータ3の周方向に等間隔で配列され、各ティース32の歯先部32aはそのティース32の先端から周方向に突出するように形成されている。   The stator 3 includes a stator core 31 that constitutes the outer periphery of the electric motor 1 and a plurality of protrusions protruding from the stator core 31 inward in the radial direction, that is, toward the center of the rotor 2 (in the present embodiment, the entire illustration is omitted, For example, 18 teeth 32. Each tooth 32 includes a tooth tip portion 32a and a winding portion 32b (constituting an iron core of the stator coil 33) around which the stator coil 33 is wound. The plurality of teeth 32 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the stator 3, and the tooth tip 32 a of each tooth 32 is formed so as to protrude from the tip of the tooth 32 in the circumferential direction.

ロータ2は、ロータコア(ロータヨーク)21と、このロータコア21の外周に周方向に等間隔で交互に配列されるN極およびS極の永久磁石片22a、22bとから構成される。ロータコア21において、隣り合う永久磁石片22a、22bの間にはロータ補助コイル(あるいは励磁コイル、以下、「補助コイル」という)40がトロイダル状に巻かれている。この補助コイル40は、所定の条件下で出力トルクを補助するための界磁磁束を発生させるものである。このように、ロータコア21に直接補助コイル40をトロイダル状に巻くことができるので、補助コイル40の巻線を容易に行うことができる。また、永久磁石片22a、22bのバックヨークと補助コイル40の磁路とを共用させることができるため、従来のようなU字状の永久磁石を用いたり、2つの永久磁石の磁極間にギャップを設けたりする必要がない。   The rotor 2 includes a rotor core (rotor yoke) 21 and N-pole and S-pole permanent magnet pieces 22 a and 22 b that are alternately arranged on the outer circumference of the rotor core 21 at equal intervals in the circumferential direction. In the rotor core 21, a rotor auxiliary coil (or excitation coil, hereinafter referred to as “auxiliary coil”) 40 is wound in a toroidal shape between adjacent permanent magnet pieces 22 a and 22 b. The auxiliary coil 40 generates a field magnetic flux for assisting the output torque under a predetermined condition. Thus, the auxiliary coil 40 can be wound directly on the rotor core 21 in a toroidal shape, so that the auxiliary coil 40 can be easily wound. Further, since the back yokes of the permanent magnet pieces 22a and 22b and the magnetic path of the auxiliary coil 40 can be shared, a conventional U-shaped permanent magnet is used, or a gap is formed between the magnetic poles of the two permanent magnets. There is no need to set up.

ここで、例えば、図1(b)に示す周方向に隣接する2つの補助コイル40では、その間に設けられた永久磁石片22aがN極となるが、この2つの補助コイル40は、永久磁石片22aのN極に対向する各補助コイル40の磁極が通電時にN極、すなわち同一極となるように巻き回されている。同様に、その間にS極の永久磁石片22bが設けられた互いに隣接する2つの補助コイル40は、この永久磁石片22bのS極に対向する各補助コイル40の磁極が通電時にS極となるように巻き回されている。本実施形態では、このように隣接する補助コイル40を配置することにより、永久磁石片22a、22bによる磁束を補助コイル40の界磁磁束によって補完(アシスト)することができる。   Here, for example, in the two auxiliary coils 40 adjacent to each other in the circumferential direction shown in FIG. 1B, the permanent magnet piece 22a provided between them is an N pole. The magnetic poles of the auxiliary coils 40 facing the N pole of the piece 22a are wound so as to become the N pole, that is, the same pole when energized. Similarly, in the two auxiliary coils 40 adjacent to each other with the S-pole permanent magnet piece 22b provided therebetween, the magnetic poles of the auxiliary coils 40 facing the S-pole of the permanent magnet piece 22b become the S-pole when energized. So that it is wound. In the present embodiment, by arranging the adjacent auxiliary coils 40 in this way, the magnetic flux generated by the permanent magnet pieces 22a and 22b can be supplemented (assisted) by the field magnetic flux of the auxiliary coil 40.

ロータ2側には、図1(a)に示すように、無接点(無接触)通電方式のロータトランス50が設けられる。ロータトランス50内には、後述する制御電源9に接続され、制御電源9から交流電源を供給される給電コイル51と、給電コイル51に印加される交流電源により給電される受電コイル52とが設けられる。給電コイル51と受電コイル52とは互いに隣接するが、接点は存在しない。なお、図1(a)では図示しないが、後述するように、受電コイル52は補助コイル40と直列に接続されている。   As shown in FIG. 1A, a non-contact (non-contact) energization type rotor transformer 50 is provided on the rotor 2 side. In the rotor transformer 50, a power supply coil 51 connected to a control power supply 9 to be described later and supplied with AC power from the control power supply 9 and a power receiving coil 52 supplied with power from the AC power supply applied to the power supply coil 51 are provided. It is done. The feeding coil 51 and the receiving coil 52 are adjacent to each other, but there is no contact point. Although not shown in FIG. 1A, the power receiving coil 52 is connected in series with the auxiliary coil 40 as will be described later.

なお、本実施形態では、補助コイル40がインナーロータ型の永久磁石式回転子2のロータコア(ロータヨーク)21にトロイダル状に巻き回されているので、この補助コイル40への制御電流(励磁電流)を供給するためのロータトランス50がロータ2側、すなわち、電動機1の中心に近い側に設けられている。本発明はこのようなインナーロータ型に限らず、永久磁石式回転子2はアウターロータ型の永久磁石式回転子であってもよい。この場合、ロータトランス50はアウターロータ側、すなわち、電動機1の外周に近い部分に設けられればよい。   In the present embodiment, since the auxiliary coil 40 is wound around the rotor core (rotor yoke) 21 of the inner rotor type permanent magnet rotor 2 in a toroidal shape, the control current (excitation current) to the auxiliary coil 40 is controlled. Is provided on the rotor 2 side, that is, on the side close to the center of the electric motor 1. The present invention is not limited to such an inner rotor type, and the permanent magnet rotor 2 may be an outer rotor type permanent magnet rotor. In this case, the rotor transformer 50 may be provided on the outer rotor side, that is, on a portion close to the outer periphery of the electric motor 1.

次に、図2を参照して、本発明の永久磁石式回転子およびそれを備える電動機の構成を説明する。図2は、本発明の永久磁石式回転子を含む電動機の概念的な部分断面図である。図2に示す電動機1'は、永久磁石片22a、22bの代わりにそれぞれ複数の永久磁石片221、222からなる永久磁石群22A、22Bが各磁極に対応して設けられるとともに、これら永久磁石群22A、22Bにおいて、隣接する永久磁石片221、221(図示しないが、永久磁石片222、222も同様)の間に補助鉄心23が設けられている点で、図1に示す電動機1とは異なる。ここでは、特に図1に示す電動機1の構成と異なる構成要素を詳細に説明するものとし、電動機1の構成要素と同様の構成要素については同様の参照符号を付すとともに、その説明を省略する。   Next, with reference to FIG. 2, the structure of the permanent magnet type | mold rotor of this invention and an electric motor provided with the same is demonstrated. FIG. 2 is a conceptual partial cross-sectional view of an electric motor including the permanent magnet type rotor of the present invention. An electric motor 1 ′ shown in FIG. 2 includes permanent magnet groups 22A and 22B each made up of a plurality of permanent magnet pieces 221 and 222 instead of the permanent magnet pieces 22a and 22b. 22A and 22B differ from the electric motor 1 shown in FIG. 1 in that an auxiliary iron core 23 is provided between adjacent permanent magnet pieces 221 and 221 (not shown, but the same applies to the permanent magnet pieces 222 and 222). . Here, the components different from the configuration of the electric motor 1 shown in FIG. 1 will be described in detail, and the same components as those of the electric motor 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

本実施形態の電動機1'は、図2に示すように、インナーロータ型の永久磁石式回転子(以下、「ロータ」ともいう)2'と、この永久磁石式回転子2'の外周に当接するように設けられた固定子(以下、「ステータ」ともいう)3とを備えている。ステータ3の構成は図1の電動機1と同様であるため、その説明を省略する。以下では、主にロータ2'の構成を詳細に説明する。   As shown in FIG. 2, the electric motor 1 ′ of this embodiment has an inner rotor type permanent magnet rotor (hereinafter also referred to as “rotor”) 2 ′ and an outer periphery of the permanent magnet rotor 2 ′. And a stator (hereinafter also referred to as “stator”) 3 provided so as to be in contact therewith. Since the configuration of the stator 3 is the same as that of the electric motor 1 of FIG. Hereinafter, the configuration of the rotor 2 ′ will be mainly described in detail.

本実施形態では、N極を構成する各磁極には、図2に示すように、2つの永久磁石片221、221からなる永久磁石群22Aが設けられる。同様に、S極を構成する各磁極には、図2では一方のみ示されるが、2つの永久磁石片222、222からなる永久磁石群22Bが設けられる。なお、図2では各永久磁石群22A、22Bが2つの永久磁石片221、222からそれぞれ構成される場合を図示したが、本発明はこのような構成に限らず、補助鉄心23がステータコイル33内の巻線部(鉄心)32bと空間的に概ね直列に配置されるものであれば、各永久磁石群22A、22Bがそれぞれ3つ以上の永久磁石片221、222から構成されてもよい。   In the present embodiment, each magnetic pole constituting the N pole is provided with a permanent magnet group 22A composed of two permanent magnet pieces 221 and 221 as shown in FIG. Similarly, each magnetic pole constituting the S pole is provided with a permanent magnet group 22B composed of two permanent magnet pieces 222 and 222, although only one is shown in FIG. 2 illustrates the case where each of the permanent magnet groups 22A and 22B includes two permanent magnet pieces 221 and 222. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the auxiliary iron core 23 includes the stator coil 33. Each permanent magnet group 22A, 22B may be composed of three or more permanent magnet pieces 221, 222 as long as it is spatially arranged substantially in series with the inner winding portion (iron core) 32b.

各永久磁石群22A、22Bの隣接する(隣り合う)永久磁石片221、221および222、222の隙間には、その隙間を埋めるように補助鉄心23が設けられる。この補助鉄心23は、補助コイル40により発生した磁束を通すための補助コイル用磁路として機能するものである。そのため、補助鉄心23は、後述する固定部材24や空気などに比べて透磁率が大きい(すなわち、磁気抵抗の小さい)材料から構成される。なお、この補助鉄心23は、図2に示すように、ロータコア21から突出するようにロータコア21と一体的に構成されていてもよく、ロータコア21に固定されている限り、ロータコア21とは別体として構成されてもよい。   An auxiliary iron core 23 is provided in a gap between adjacent (adjacent) permanent magnet pieces 221, 221 and 222, 222 of each permanent magnet group 22A, 22B so as to fill the gap. The auxiliary iron core 23 functions as an auxiliary coil magnetic path for passing the magnetic flux generated by the auxiliary coil 40. Therefore, the auxiliary iron core 23 is made of a material having a high magnetic permeability (that is, a small magnetic resistance) as compared with a fixing member 24 and air described later. As shown in FIG. 2, the auxiliary iron core 23 may be configured integrally with the rotor core 21 so as to protrude from the rotor core 21. As long as the auxiliary iron core 23 is fixed to the rotor core 21, it is separate from the rotor core 21. It may be configured as.

各永久磁石片221、222の周りには、その永久磁石片221、222から発生する磁束が少なくとも1方向(ここでは、永久磁石片221、222の一面がステータ3に当接する方向)に通り抜けるのを遮るように、その永久磁石片221、222を包んで固定するための固定部材24が設けられる。本実施形態では、各永久磁石片221、222の形状が実質的に直方体である。図2に示すように、この直方体を構成する6面の内少なくとも3面を固定部材24が覆うように、この固定部材24の断面は略U字状に構成される。このような固定部材24を設けることにより、ステータコイル33に誘導されるべき磁束の漏れを効果的に低減することができる。   Around each permanent magnet piece 221, 222, magnetic flux generated from the permanent magnet piece 221, 222 passes through at least one direction (here, the direction in which one surface of the permanent magnet pieces 221, 222 abuts the stator 3). A fixing member 24 for wrapping and fixing the permanent magnet pieces 221 and 222 is provided. In this embodiment, the shape of each permanent magnet piece 221 and 222 is substantially a rectangular parallelepiped. As shown in FIG. 2, the fixing member 24 has a substantially U-shaped cross section so that the fixing member 24 covers at least three of the six surfaces constituting the rectangular parallelepiped. By providing such a fixing member 24, leakage of magnetic flux to be induced in the stator coil 33 can be effectively reduced.

固定部材24は、その断面においてロータコア21に少なくとも一方の端部を嵌合することにより固定されている。具体的には、固定部材24の断面において、図2に示すように、固定部材24の一方の端部には、固定部材24をロータコア21に固定するための固定部(ダボ)24aが設けられる。一方、ロータコア21の外周側の表面近くには、固定部材24の固定部24aに嵌合する嵌合溝21aが設けられる。   The fixing member 24 is fixed by fitting at least one end to the rotor core 21 in its cross section. Specifically, in the cross section of the fixing member 24, as shown in FIG. 2, a fixing portion (a dowel) 24 a for fixing the fixing member 24 to the rotor core 21 is provided at one end portion of the fixing member 24. . On the other hand, a fitting groove 21 a that fits into the fixing portion 24 a of the fixing member 24 is provided near the outer peripheral surface of the rotor core 21.

また、固定部材24は、その断面において、固定部24aが設けられた面と永久磁石片221、222を介して対向する面の所定の位置には、補助鉄心23の側面に設けられた嵌合溝23aに嵌合するための固定部24bが設けられる。これらの固定部24a、24bは、ロータコア21または補助鉄心23に一点で固定するための略球状(または半球状)ではなく、図2の紙面に垂直な方向に延びる略筒状または略円柱状である。このような構成により、嵌合溝21a、23aがそれぞれ設けられたロータコア21および補助鉄心23に対して、図2の紙面に垂直に固定部材24をスライドさせて挿入することにより、本実施形態の永久磁石式回転子2'を容易に組み立てることができる。   In addition, the fixing member 24 is a fitting provided on the side surface of the auxiliary iron core 23 at a predetermined position on the surface of the fixing member 24 that faces the surface where the fixing portion 24a is provided via the permanent magnet pieces 221 and 222. A fixing portion 24b for fitting into the groove 23a is provided. These fixing portions 24a and 24b are not substantially spherical (or hemispherical) for fixing to the rotor core 21 or the auxiliary iron core 23 at one point, but are substantially cylindrical or substantially cylindrical extending in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. is there. With such a configuration, the fixing member 24 is slid perpendicularly to the paper surface of FIG. 2 and inserted into the rotor core 21 and the auxiliary iron core 23 provided with the fitting grooves 21a and 23a, respectively. The permanent magnet rotor 2 ′ can be easily assembled.

固定部材24は、例えばステンレス鋼(SUS)等の非磁性材料からなる。そのため、永久磁石片221、222からの磁束および補助コイル40により発生する磁束は固定部材24を通り抜けることなく、隣接する永久磁石片221、221および222、222の隙間に設けられた補助鉄心23を集中的に通過することになる。したがって、永久磁石片221、222の磁束および補助コイル40の磁束は補助鉄心23に集中して通過するため、上述のように漏れ磁束を低減することができる。   The fixing member 24 is made of a nonmagnetic material such as stainless steel (SUS). Therefore, the magnetic flux from the permanent magnet pieces 221 and 222 and the magnetic flux generated by the auxiliary coil 40 do not pass through the fixing member 24, and the auxiliary iron core 23 provided in the gap between the adjacent permanent magnet pieces 221, 221 and 222, 222 is used. Pass through intensively. Therefore, since the magnetic flux of the permanent magnet pieces 221 and 222 and the magnetic flux of the auxiliary coil 40 are concentrated and passed through the auxiliary iron core 23, the leakage magnetic flux can be reduced as described above.

なお、本発明では、固定部材24の構成(構造)は上述のような構成に限らず、例えば以下のようなものであってもよい。すなわち、固定部材24は、図2の固定部材24と同様に固定部材24の断面形状が略U字状であるが、断面における両端部がいずれも図2の固定部24aと同様の構成であってもよい。あるいは、固定部材24は、その断面形状が略L字状であり、その両端部がロータコア21の外周表面および補助鉄心23の側面にそれぞれ設けられた嵌合溝21a、23aに嵌合するような構成であってもよい。このような構成であっても、固定部材24により永久磁石片221、222を固定することができるとともに、永久磁石片221、222および補助コイル40から生じる磁束の漏れを低減することができる。   In the present invention, the configuration (structure) of the fixing member 24 is not limited to the configuration described above, and may be as follows, for example. That is, the fixing member 24 has a substantially U-shaped cross section like the fixing member 24 of FIG. 2, but both end portions in the cross section have the same configuration as the fixing portion 24a of FIG. May be. Alternatively, the fixing member 24 has a substantially L-shaped cross section, and both end portions thereof are fitted in fitting grooves 21 a and 23 a provided on the outer peripheral surface of the rotor core 21 and the side surfaces of the auxiliary iron core 23, respectively. It may be a configuration. Even with such a configuration, the permanent magnet pieces 221 and 222 can be fixed by the fixing member 24, and leakage of magnetic flux generated from the permanent magnet pieces 221 and 222 and the auxiliary coil 40 can be reduced.

なお、図2に示すような固定部(ダボ)24bが補助鉄心23の側面に対応して設けられる場合や固定部材24の断面形状が略L字状の場合に比べ、図2の固定部(ダボ)24aがその断面の両端部にロータコア21の外周表面に対応して設けられる方が好ましい。この場合、永久磁石片221、222をしっかりと固定することができるとともに、発生した磁束が通る補助鉄心23の磁路をより広くすることができる。   In addition, compared with the case where the fixing | fixed part (dowel) 24b as shown in FIG. 2 is provided corresponding to the side surface of the auxiliary iron core 23, or the cross-sectional shape of the fixing member 24 is substantially L-shaped, the fixing | fixed part ( The dowels 24a are preferably provided at both ends of the cross section corresponding to the outer peripheral surface of the rotor core 21. In this case, the permanent magnet pieces 221 and 222 can be firmly fixed, and the magnetic path of the auxiliary iron core 23 through which the generated magnetic flux passes can be made wider.

次に、図3〜5を参照して、本実施形態の永久磁石式回転子2'およびそれを備えた電動機1'のための励磁電流供給システムおよび車両の運転動作を詳細に説明する。図3は、磁石磁束の制御系と補助コイル磁束の制御系を示すブロック図である。図4は、図3の磁石磁束の制御系の一例を示す回路図であり、図5は、図3の補助コイル磁束の制御系の一例を示す回路図である。   Next, with reference to FIGS. 3 to 5, the exciting current supply system for the permanent magnet rotor 2 ′ of the present embodiment and the electric motor 1 ′ including the same will be described in detail. FIG. 3 is a block diagram showing a magnet magnetic flux control system and an auxiliary coil magnetic flux control system. 4 is a circuit diagram showing an example of the magnet magnetic flux control system of FIG. 3, and FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the auxiliary coil magnetic flux control system of FIG.

図3に示すように、本実施形態の励磁電流供給システムは、車両の操作部6が運転者により操作されると、ここでは、例えば、図示しないアクセルペダルが踏み込まれると、その操作量(踏み込み量、例えばアクセルペダル開度など)に応じて操作量検出部61から検出信号が電子制御ユニット(以下、「ECU(Electric Control Unit)」という)7に送られる。   As shown in FIG. 3, in the exciting current supply system of the present embodiment, when the operation unit 6 of the vehicle is operated by the driver, here, for example, when an accelerator pedal (not shown) is depressed, the operation amount (depression) A detection signal is sent from the operation amount detector 61 to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU (Electric Control Unit)”) 7 in accordance with the amount, for example, the accelerator pedal opening degree.

ECU7は、操作量検出部61を含む図示しない各種センサや計器類からの入力信号等に基づいて、PDU(パワードライブユニット:Power Drive Unit)8、走行用の電動機(以下、「電動モータ」ともいう)1'、補助コイル40用の制御電源9等を制御する。特に、ECU7は、操作量検出部61からの検出信号に基づいて、ロータ2'の回転数に応じたトルク指令値を演算して、その演算したトルク指令値をPDU8に出力する。   The ECU 7 is based on input signals from various sensors and instruments (not shown) including the operation amount detection unit 61 and the like, and is also referred to as a PDU (Power Drive Unit) 8, a traveling motor (hereinafter also referred to as “electric motor”). 1) Control the control power supply 9 for the auxiliary coil 40 and the like. In particular, the ECU 7 calculates a torque command value corresponding to the rotation speed of the rotor 2 ′ based on a detection signal from the operation amount detection unit 61, and outputs the calculated torque command value to the PDU 8.

PDU8は、図4に示すように、電動モータ1'と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ85に接続されている。本実施形態では、PDU8は、トランジスタのスイッチング素子81a〜83bがブリッジ接続されたブリッジ回路を用いてパルス幅変調(PWM)を行うPWMインバータINとこのPWMインバータINに並列に接続されるコンデンサ84とを備え、ECU7から出力される制御指令に応じて、電動モータ1'の駆動動作および回生動作を制御する。   As shown in FIG. 4, the PDU 8 is connected to a high voltage battery 85 that exchanges electric energy with the electric motor 1 ′. In this embodiment, the PDU 8 includes a PWM inverter IN that performs pulse width modulation (PWM) using a bridge circuit in which transistor switching elements 81a to 83b are bridge-connected, and a capacitor 84 that is connected in parallel to the PWM inverter IN. And controlling the driving operation and the regenerative operation of the electric motor 1 ′ in accordance with a control command output from the ECU 7.

PWMインバータINは、ECU7から入力されるトルク指令値(駆動トルク値)に応じて、例えば電動モータ1'の駆動時等において、ECU7から入力されるスイッチング指令であるゲート信号(つまり、パルス幅変調信号)に基づき、PWMインバータINの相毎に対をなす各スイッチング素子81a〜83bのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り換えることによって、バッテリ85から供給される直流電力を3相交流電力に変換する。そして、電動モータ1'のステータ3の各ステータコイル(固定子巻線)33への通電を順次転流させることによって、各相のステータコイル33に交流のU相電流Iu、V相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。これにより、PDU8は、トルク指令値に応じたトルクを電動モータ1'に発生させる。また、PDU8は、例えば電動モータ1'の回生時には、電動モータ1'から出力される3相交流電力を直流電力に変換して、バッテリ85を充電する。   The PWM inverter IN responds to a torque command value (drive torque value) input from the ECU 7, for example, when driving the electric motor 1 ′, for example, a gate signal (that is, pulse width modulation) that is a switching command input from the ECU 7. The DC power supplied from the battery 85 is changed to the three-phase AC power by switching the on (conductive) / off (cut) state of the switching elements 81a to 83b paired for each phase of the PWM inverter IN based on the signal). Convert to Then, by sequentially commutating energization to each stator coil (stator winding) 33 of the stator 3 of the electric motor 1 ′, AC U-phase current Iu, V-phase current Iv and A W-phase current Iw is applied. As a result, the PDU 8 causes the electric motor 1 ′ to generate a torque corresponding to the torque command value. For example, when the electric motor 1 ′ is regenerated, the PDU 8 converts the three-phase AC power output from the electric motor 1 ′ into DC power and charges the battery 85.

ここで、ECU7は、トルク指令値が図6に示すようなロータ2'の回転数に対するトルクのしきい値以下の場合(すなわち、低負荷運転領域A)には、PDU8を介して永久磁石群22A、22Bの永久磁石片221、222の磁束のみで電動モータ1'を運転する。しかしながら、トルク指令値が図6のしきい値を越えた場合(すなわち、高負荷運転領域B)には、ECU7は、トルク指令値としきい値の差分に対応すべく、補助コイル40用の制御電源9に補助コイル40に通電するように指令を出す。これにより、ECU7は、電動モータ1'の高負荷運転領域Bにおいては、永久磁石片221、222の磁束に加えて、補助コイル40への通電による界磁磁束を補完するように制御電源9を制御する。これにより、電動機1'の高負荷運転時には補助コイル40の界磁磁界を利用することができるので、永久磁石群22A、22Bの永久磁石片221、222の総量を増加させることなく、電動機1'のトルクを向上させることができる。したがって、補助コイル40を用いない場合に比べ、電動機1'の無負荷鉄損を低減させることができる。また、逆起電力を低減させることができるので、電動機1'そのものおよび電動機1'用のインバータを小型化することができ、電動機1'の高効率化を可能にすることができる。   Here, when the torque command value is equal to or less than the threshold value of the torque with respect to the rotational speed of the rotor 2 ′ as shown in FIG. 6 (that is, the low-load operation region A), the ECU 7 The electric motor 1 ′ is operated only with the magnetic fluxes of the permanent magnet pieces 221 and 222 of 22A and 22B. However, when the torque command value exceeds the threshold value shown in FIG. 6 (that is, the high load operation region B), the ECU 7 controls the auxiliary coil 40 to cope with the difference between the torque command value and the threshold value. The power supply 9 is instructed to energize the auxiliary coil 40. Thereby, in the high load operation region B of the electric motor 1 ′, the ECU 7 sets the control power source 9 so as to supplement the magnetic field flux generated by energizing the auxiliary coil 40 in addition to the magnetic flux of the permanent magnet pieces 221 and 222. Control. As a result, since the field magnetic field of the auxiliary coil 40 can be used during high load operation of the electric motor 1 ′, the electric motor 1 ′ can be used without increasing the total amount of the permanent magnet pieces 221 and 222 of the permanent magnet groups 22A and 22B. The torque can be improved. Therefore, compared with the case where the auxiliary coil 40 is not used, the no-load iron loss of the electric motor 1 ′ can be reduced. Moreover, since the back electromotive force can be reduced, the motor 1 ′ itself and the inverter for the motor 1 ′ can be reduced in size, and the efficiency of the motor 1 ′ can be increased.

なお、図6は、本実施形態における電動機1'のトルク−回転数特性を示すグラフであり、このトルクは、ロータ2'の回転数および電動機1'へ供給される最大電流から得られる磁石磁束トルクである。本実施形態では、トルク−回転数特性は、ロータ2'の回転数が0〜所定の回転数Nまでの間の領域では、トルクが一定であり、所定の回転数Nより高速では定出力となるような特性を有する。 FIG. 6 is a graph showing the torque-rotational speed characteristics of the electric motor 1 ′ in the present embodiment, and this torque is a magnetic flux obtained from the rotational speed of the rotor 2 ′ and the maximum current supplied to the electric motor 1 ′. Torque. In the present embodiment, the torque-rotational speed characteristic is constant in the region where the rotational speed of the rotor 2 ′ is between 0 and the predetermined rotational speed N 0 , and is constant at a higher speed than the predetermined rotational speed N 0. It has the characteristic that it becomes output.

制御電源9は、図5に示すように、4つのトランジスタのスイッチング素子91がブリッジ接続されたブリッジ回路(スイッチング回路)90から構成される。制御電源9は、補助コイル40に電気エネルギーを供給するための低圧系(例えば、12V)のバッテリ92に接続される。   As shown in FIG. 5, the control power supply 9 includes a bridge circuit (switching circuit) 90 in which switching elements 91 of four transistors are bridge-connected. The control power supply 9 is connected to a low-voltage (for example, 12 V) battery 92 for supplying electric energy to the auxiliary coil 40.

なお、本実施形態では、低圧系のバッテリ92は、スイッチング回路90に直流電圧を印加可能な直流電源であればよく、例えば、PDU8を介して電動モータ1'に3相交流電流を供給するための高圧系のバッテリ85と共用であってもよい。この場合、ロータトランス50により補助コイル40に対応して要求される電圧まで降圧することにより、高圧系のバッテリ85を補助コイル40用のバッテリとしても利用可能である。   In the present embodiment, the low-voltage battery 92 may be a DC power source capable of applying a DC voltage to the switching circuit 90, and for example, to supply a three-phase AC current to the electric motor 1 'via the PDU 8. It may be shared with the high-voltage battery 85. In this case, the high voltage battery 85 can be used as a battery for the auxiliary coil 40 by reducing the voltage to the voltage required for the auxiliary coil 40 by the rotor transformer 50.

スイッチング回路90は、ECU7から入力されるトルク指令値としきい値との差分に応じて、補助コイル40に供給する直流電流の通電量を制御するものである。ここで、図7は、トルク指令値(Nm)と補助コイル40への通電量(アンペア・ターン:AT)との関係を示すグラフであり、図8は、トルク補完に要するトルク差分(Nm)とそれに対応する補助コイル40の通電量(AT)との関係を示すグラフである。   The switching circuit 90 controls the energization amount of the direct current supplied to the auxiliary coil 40 according to the difference between the torque command value input from the ECU 7 and the threshold value. Here, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the torque command value (Nm) and the energization amount (ampere-turn: AT) to the auxiliary coil 40, and FIG. 8 shows the torque difference (Nm) required for torque complementation. It is a graph which shows the relationship between the energization amount (AT) of the auxiliary coil 40 corresponding to it.

ECU7は、トルク指令値としきい値との差分トルク並びに図7および図8のグラフに基づいて、スイッチング回路90の各スイッチング素子91のスイッチング指令であるゲート信号を出力する。スイッチング回路90は、このゲート信号(つまり、パルス幅変調信号)に基づき、各スイッチング素子91のオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り換えることによって、バッテリ92から供給される直流電力を単相交流電力に変換する。変換された単相交流電力は、給電コイル51と、受電コイル52および受電コイル52の中間点Xまでの部分コイルとの巻数比に応じてロータトランス50により変圧され、変圧された交流電力がダイオード群11により整流されて、トルク指令値としきい値との差分トルクに対応するアンペア・ターンの直流電流が補助コイル40に供給される。補助コイル40に直流電流が供給されると、その電流量(AT)に応じて、補助コイル40に界磁磁束が発生し、発生した磁束はS極の永久磁石群22Bに設けられた補助鉄心23からN極の永久磁石群22Aに設けられた補助鉄心23に向かって通り抜け、ステータコイル33の鉄心に供給され、最終的に電動モータ1'は補完トルクを発生させる。このように、ECU7から出力されるトルク指令値と、補完トルクに対する補助コイル40へ通電する電流量(アンペア・ターン)との関係を解析または実験により予め求めておくことにより、本発明の電動機1'に対する高負荷時の運転を適切に行うことができる。   The ECU 7 outputs a gate signal that is a switching command of each switching element 91 of the switching circuit 90 based on the differential torque between the torque command value and the threshold value and the graphs of FIGS. The switching circuit 90 switches DC power supplied from the battery 92 to a single phase by switching the on (conductive) / off (cut) state of each switching element 91 based on the gate signal (that is, the pulse width modulation signal). Convert to AC power. The converted single-phase AC power is transformed by the rotor transformer 50 in accordance with the turn ratio between the feeding coil 51 and the receiving coil 52 and the partial coil up to the intermediate point X of the receiving coil 52, and the transformed AC power is converted into a diode. The rectified current by the group 11 and an ampere-turn DC current corresponding to the differential torque between the torque command value and the threshold value is supplied to the auxiliary coil 40. When a direct current is supplied to the auxiliary coil 40, a field magnetic flux is generated in the auxiliary coil 40 according to the amount of current (AT), and the generated magnetic flux is an auxiliary iron core provided in the S-pole permanent magnet group 22B. 23 passes through the auxiliary iron core 23 provided in the N-pole permanent magnet group 22A, is supplied to the iron core of the stator coil 33, and finally the electric motor 1 'generates a complementary torque. As described above, the relationship between the torque command value output from the ECU 7 and the amount of current (ampere turn) supplied to the auxiliary coil 40 with respect to the complementary torque is obtained in advance by analysis or experiment, whereby the electric motor 1 of the present invention is obtained. It is possible to appropriately perform operation at high load on '.

次に、フローチャートを用いて、本実施形態の電動モータ1'のモータ運転処理を説明する。図9は、本実施形態の電動モータ1'のモータ運転処理を示すフローチャートである。車両の操作部6が運転者により操作されると、操作量検出部61がその操作部6の操作量を検出し(ステップS1)、検出された操作量をECU7に出力する。検出操作量を受け取ったECU7は、その操作量に応じて電動機1'が出力すべきトルクをトルク指令値として演算する(ステップS2)。   Next, motor operation processing of the electric motor 1 ′ of the present embodiment will be described using a flowchart. FIG. 9 is a flowchart showing a motor operation process of the electric motor 1 ′ of the present embodiment. When the operation unit 6 of the vehicle is operated by the driver, the operation amount detection unit 61 detects the operation amount of the operation unit 6 (step S1), and outputs the detected operation amount to the ECU 7. The ECU 7 that has received the detected operation amount calculates, as a torque command value, the torque that should be output by the electric motor 1 ′ in accordance with the operation amount (step S2).

次いで、ECU7は、トルク指令値が図6に示すようなロータ2'の回転数に対するトルクのしきい値よりも大きいか否かを判断する(ステップS3)。トルク指令値がしきい値よりも大きいと判断した場合には、ECU7は、補助コイル40へ通電すべき電流量を算出し(ステップS4)、算出された電流量が補助コイル40に供給されるように、各スイッチング素子91に対するゲート信号(パルス幅変調信号)を出力して、スイッチング回路90の各スイッチング素子91のオン/オフ状態を切り替える。これにより、ECU7は、バッテリ92の直流電力を単相交流電力に変換し、ロータトランス50を介して補助コイル40に必要な電流量(AT)を供給する。このようにして、電動モータ1'は、永久磁石群22A、22Bの永久磁石片221、222の磁束に加え、補助コイル40の界磁磁束を用いて運転され(ステップS5)、このモータ運転処理を終了する。   Next, the ECU 7 determines whether or not the torque command value is larger than a torque threshold value with respect to the rotational speed of the rotor 2 ′ as shown in FIG. 6 (step S3). When it is determined that the torque command value is larger than the threshold value, the ECU 7 calculates the amount of current to be supplied to the auxiliary coil 40 (step S4), and the calculated amount of current is supplied to the auxiliary coil 40. As described above, a gate signal (pulse width modulation signal) for each switching element 91 is output, and the on / off state of each switching element 91 of the switching circuit 90 is switched. Thereby, the ECU 7 converts the DC power of the battery 92 into single-phase AC power, and supplies the necessary amount of current (AT) to the auxiliary coil 40 via the rotor transformer 50. In this way, the electric motor 1 ′ is operated using the field magnetic flux of the auxiliary coil 40 in addition to the magnetic flux of the permanent magnet pieces 221 and 222 of the permanent magnet groups 22A and 22B (step S5). Exit.

一方、ステップS3において、トルク指令値がしきい値よりも大きくないと判断した場合には、補助コイル40の界磁磁束を用いる必要がないので、電動モータ1'は、永久磁石片221、222の磁束のみを用いて運転され(ステップS6)、このモータ運転処理を終了する。   On the other hand, if it is determined in step S3 that the torque command value is not greater than the threshold value, it is not necessary to use the field magnetic flux of the auxiliary coil 40, so that the electric motor 1 'has the permanent magnet pieces 221 and 222. Is operated using only the magnetic flux (step S6), and the motor operation process is terminated.

なお、本発明の基本的な構成となる電動モータ1および本発明の電動モータ1'において、永久磁石片22a、22bおよび永久磁石片221、222のみの磁束を用いた際の出力トルクと、補助コイル40に界磁電流を流すことにより得られる界磁磁束をさらに加えた際の出力トルクとをトルク磁場解析の結果として示す。図10は図1および図2に示す電動モータ1、1'のトルク磁場解析の結果を示す図である。このトルク磁場解析では、図10(a)に示すように、電動機1において永久磁石片22a、22bの磁束のみの場合には102(Nm)のトルクであった。そして、補助コイル40に4000アンペア・ターン(AT)の電流量を通電することにより155(Nm)のトルクが得られた。したがって、永久磁石片22a、22bの磁束のみの場合に比べ、補助コイル40を利用することにより、概ね50%程度のトルクを向上させることができた。これに対して、図10(b)に示すように、電動機1'において永久磁石片221、222の磁束のみの場合には80(Nm)のトルクであった。そして、補助コイル40に3000アンペア・ターン(AT)の電流量を通電することにより151(Nm)のトルクが得られた。したがって、永久磁石片221、222の磁束のみの場合に比べ、補助コイル40を利用することにより、概ね80%程度のトルクを向上させることができた。このように、本発明の電動モータ1'は、3000アンペア・ターンの電流量で電動モータ1と同等のトルクを補完することができるので、電動モータ1に比べて補助コイル40を低起磁力化することができる。これにより、補助コイル40における銅損などの損失を低減することができる。   In addition, in the electric motor 1 and the electric motor 1 ′ of the present invention that are the basic configuration of the present invention, the output torque when only the magnetic fluxes of the permanent magnet pieces 22a and 22b and the permanent magnet pieces 221 and 222 are used, and the auxiliary An output torque when a field magnetic flux obtained by applying a field current to the coil 40 is further applied is shown as a result of the torque magnetic field analysis. FIG. 10 is a diagram showing the results of torque magnetic field analysis of the electric motors 1 and 1 ′ shown in FIG. 1 and FIG. In this torque magnetic field analysis, as shown in FIG. 10A, in the case where only the magnetic flux of the permanent magnet pieces 22a and 22b in the electric motor 1 is used, the torque is 102 (Nm). A torque of 155 (Nm) was obtained by applying a current amount of 4000 ampere-turns (AT) to the auxiliary coil 40. Therefore, compared to the case of only the magnetic flux of the permanent magnet pieces 22a and 22b, the torque of about 50% can be improved by using the auxiliary coil 40. On the other hand, as shown in FIG. 10B, in the case of only the magnetic flux of the permanent magnet pieces 221 and 222 in the electric motor 1 ′, the torque was 80 (Nm). A torque of 151 (Nm) was obtained by passing a current of 3000 ampere turns (AT) through the auxiliary coil 40. Therefore, compared with the case of only the magnetic flux of the permanent magnet pieces 221, 222, the torque of about 80% can be improved by using the auxiliary coil 40. As described above, the electric motor 1 ′ of the present invention can supplement the torque equivalent to that of the electric motor 1 with a current amount of 3000 ampere-turns, so that the auxiliary coil 40 has a lower magnetomotive force than the electric motor 1. can do. Thereby, losses, such as a copper loss in the auxiliary coil 40, can be reduced.

以上説明したように、本発明の永久磁石式回転子2によれば、ステータ3と対向するロータヨーク21の表面に2つの極性のいずれかからなる複数の永久磁石群22A、22Bを所定間隔で交互に配置した永久磁石式回転子2'において、互いに隣接した極性の異なる2つの永久磁石群22A、22Bの間に界磁磁束を発生させる補助コイル40をトロイダル状に巻くとともに、永久磁石群22A、22Bはそれぞれ複数の永久磁石片221、222からなり、各永久磁石群22A、22Bにおける隣接する永久磁石片221、222の隙間には、補助コイル40の磁束を通すための補助鉄心23をその隙間を埋めるように設けることとした。補助コイル40をロータヨーク21に直接巻き回すことができるので、補助コイル40の巻線を容易に行うことができる。また、永久磁石群22A、22Bの隙間を埋めるように設けられた補助鉄心23の磁気抵抗が例えば永久磁石片221、222や空気等に比べて小さいので、この補助鉄心23を補助コイル40の磁路として用いることができる。これにより、補助コイル40を低起磁力化することができる。   As described above, according to the permanent magnet rotor 2 of the present invention, a plurality of permanent magnet groups 22A and 22B made of one of two polarities are alternately arranged at predetermined intervals on the surface of the rotor yoke 21 facing the stator 3. In the permanent magnet type rotor 2 ′ arranged in the above, an auxiliary coil 40 for generating a field magnetic flux is wound between two permanent magnet groups 22A, 22B adjacent to each other in a toroidal shape, and the permanent magnet group 22A, 22B includes a plurality of permanent magnet pieces 221 and 222, respectively, and an auxiliary iron core 23 for passing the magnetic flux of the auxiliary coil 40 is provided in the gap between adjacent permanent magnet pieces 221 and 222 in each permanent magnet group 22A and 22B. It was decided that it would be filled up. Since the auxiliary coil 40 can be directly wound around the rotor yoke 21, the auxiliary coil 40 can be easily wound. Further, since the magnetic resistance of the auxiliary iron core 23 provided so as to fill the gap between the permanent magnet groups 22A and 22B is smaller than, for example, the permanent magnet pieces 221 and 222 and air, the auxiliary iron core 23 is used as the magnetic coil of the auxiliary coil 40. It can be used as a road. Thereby, the auxiliary coil 40 can be made low in magnetomotive force.

本発明の永久磁石式回転子2'では、永久磁石片221、222のそれぞれを包んで固定するための断面が略U字状または略L字状で非磁性材料からなる固定部材24を設け、ロータコア21あるいは補助鉄心23の側面にその端部にある固定部24aを嵌合することにより固定部材24をロータ2'に固定することとした。このように、各永久磁石片221、222を包むように非磁性材料からなる固定部材24が設けられることにより、永久磁石片221、222および補助コイル40から発生する磁束は固定部材24を通り抜けることなく、隣接する永久磁石片221、222の隙間に設けられた補助鉄心23を集中的に通過することになる。したがって、永久磁石片221、222および補助コイル40から発生する磁束の漏れを低減することができる。   In the permanent magnet rotor 2 ′ of the present invention, a fixing member 24 made of a nonmagnetic material having a substantially U-shaped or substantially L-shaped cross section for wrapping and fixing each of the permanent magnet pieces 221 and 222 is provided. The fixing member 24 is fixed to the rotor 2 ′ by fitting the fixing portion 24 a at the end thereof to the side surface of the rotor core 21 or the auxiliary iron core 23. Thus, by providing the fixing member 24 made of a nonmagnetic material so as to wrap each permanent magnet piece 221, 222, the magnetic flux generated from the permanent magnet pieces 221, 222 and the auxiliary coil 40 does not pass through the fixing member 24. Then, the auxiliary iron core 23 provided in the gap between the adjacent permanent magnet pieces 221 and 222 is intensively passed. Therefore, leakage of magnetic flux generated from the permanent magnet pieces 221 and 222 and the auxiliary coil 40 can be reduced.

また、本発明の永久磁石式回転子2'では、補助鉄心23の側面またはロータコア21には嵌合溝23a、21aが設けられるとともに、固定部材24の固定部24a、24bが、補助鉄心23またはロータヨーク21の嵌合溝23a、21aに嵌合するような断面凸形状となることとした。このように固定部材24がロータコア21または補助鉄心23と嵌合する構成となっているので、ロータコア21に永久磁石片221、222をしっかりと固定することができる。   In the permanent magnet rotor 2 'of the present invention, the side surfaces of the auxiliary iron core 23 or the rotor core 21 are provided with fitting grooves 23a, 21a, and the fixing portions 24a, 24b of the fixing member 24 are provided with the auxiliary iron core 23 or The cross section is convex so as to be fitted into the fitting grooves 23 a and 21 a of the rotor yoke 21. Since the fixing member 24 is thus fitted to the rotor core 21 or the auxiliary iron core 23, the permanent magnet pieces 221 and 222 can be firmly fixed to the rotor core 21.

また、本発明の永久磁石式回転子2'では、周方向に隣接する2つの補助コイル40は、その間に設けられた永久磁石片22aまたは22bの磁極とともに、対向する側の磁極が同一極となるように巻き回されていればよい。このように隣接する補助コイル40を配置することにより、永久磁石片22a、22bによる磁束を補助コイル40の界磁磁束によって補完(アシスト)することができる。   Further, in the permanent magnet rotor 2 ′ of the present invention, the two auxiliary coils 40 adjacent in the circumferential direction have the same magnetic pole on the opposite side as well as the magnetic pole of the permanent magnet piece 22a or 22b provided therebetween. It suffices to be wound so as to be. By arranging the adjacent auxiliary coils 40 in this manner, the magnetic flux generated by the permanent magnet pieces 22 a and 22 b can be supplemented (assisted) by the field magnetic flux of the auxiliary coil 40.

また、本発明の電動機1'によれば、上述のような永久磁石式回転子2'と、永久磁石式回転子2'に当接するように配置されるステータ(固定子)3とを備える電動機1'において、電動機1'の低負荷運転領域Aでは、永久磁石群22A、22Bの各永久磁石片221、222の磁束のみで運転し、高負荷運転領域Bでは、これら永久磁石片221、222の磁束のみでは不足するロータ磁束に応じて、補助コイル40に必要な電流量(アンペア・ターン)を通電して運転することとした。これにより、電動機1'の高負荷運転時には補助コイル40の界磁磁界を利用することができるので、永久磁石片221、222の総量を増加させることなく、電動機1'のトルクを向上させることができる。したがって、補助コイル40を用いない場合に比べ、電動機1'の無負荷鉄損を低減させることができる。また、逆起電力を低減させることができるので、電動機1'そのものおよび電動機1用のインバータを小型化することができ、電動機1'の高効率化を可能にすることができる。   Moreover, according to the electric motor 1 ′ of the present invention, the electric motor including the permanent magnet rotor 2 ′ as described above and the stator (stator) 3 disposed so as to contact the permanent magnet rotor 2 ′. In 1 ′, in the low load operation region A of the electric motor 1 ′, the permanent magnet groups 22A and 22B are operated only by the magnetic fluxes of the permanent magnet pieces 221 and 222, and in the high load operation region B, these permanent magnet pieces 221 and 222 are operated. In accordance with the rotor magnetic flux that is insufficient with only the magnetic flux, the current (ampere turn) required for the auxiliary coil 40 is energized for operation. As a result, since the field magnetic field of the auxiliary coil 40 can be used during high load operation of the electric motor 1 ′, the torque of the electric motor 1 ′ can be improved without increasing the total amount of the permanent magnet pieces 221 and 222. it can. Therefore, compared with the case where the auxiliary coil 40 is not used, the no-load iron loss of the electric motor 1 ′ can be reduced. Further, since the back electromotive force can be reduced, the motor 1 ′ itself and the inverter for the motor 1 can be reduced in size, and the efficiency of the motor 1 ′ can be increased.

また、本発明の電動機1'では、電動機1'に対するトルク指令値と、永久磁石群22A、22Bの複数の永久磁石片221、222の磁束に対応するトルクのしきい値との差により、補助コイル40へ通電する電流量(界磁電流の電流量:アンペア・ターン)を調整することとした。このように、トルク指令値と補助コイル40へ通電する電流量(アンペア・ターン)との関係を解析または実験により予め求めておくことにより、本発明の電動機1に対する高負荷時の運転を適切に行うことができる。   Further, in the electric motor 1 ′ of the present invention, the auxiliary value is determined by the difference between the torque command value for the electric motor 1 ′ and the torque threshold value corresponding to the magnetic flux of the plurality of permanent magnet pieces 221 and 222 of the permanent magnet groups 22A and 22B. The amount of current flowing through the coil 40 (the amount of field current: ampere-turn) was adjusted. As described above, the relationship between the torque command value and the amount of current (ampere turn) supplied to the auxiliary coil 40 is obtained in advance by analysis or experiment, so that the operation of the electric motor 1 of the present invention at the time of high load can be appropriately performed. It can be carried out.

以上、本発明の永久磁石式回転子およびそれを備えた電動機の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は、これらの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書および図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書および図面に記載のない形状・構造・機能を有するものであっても、本発明の作用・効果を奏する以上、本発明の技術的思想の範囲内である。すなわち、電動機や永久磁石式回転子を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。   The embodiments of the permanent magnet rotor of the present invention and the electric motor including the same have been described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these configurations, and Various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the specification and drawings. In addition, even if it has a shape, structure, or function that is not directly described in the specification and drawings, it is within the scope of the technical idea of the present invention as long as it has the effects and advantages of the present invention. That is, each part which comprises an electric motor and a permanent magnet type | mold rotor can be substituted with the thing of the arbitrary structures which can exhibit the same function. Moreover, arbitrary components may be added.

なお、上述の実施形態では、インナーロータ型の電動機(電動モータ)1'を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は、インナーロータ型の電動機に限らず、アウターロータ型の電動機にも適用することができる。   In the above-described embodiment, the present invention has been described in detail using the inner rotor type electric motor (electric motor) 1 ′. However, the present invention is not limited to the inner rotor type electric motor, and may be an outer rotor type electric motor. Can also be applied.

1、1' 電動モータ(電動機)
2、2' 永久磁石式回転子(ロータ)
21 ロータコア(ロータヨーク)
21a 嵌合溝
22A、22B 永久磁石群
221、222、22a、22b 永久磁石片
23 補助鉄心
23a 嵌合溝
24 固定部材
24a、24b 固定部(ダボ)
3 ステータ(固定子)
31 ステータコア
32 ティース
33 ステータコイル
6 操作部
61 操作量検出部
7 電子制御ユニット(ECU)
8 パワードライブユニット(PDU)
81a〜83b スイッチング素子
85 バッテリ
9 制御電源
11 ダイオード群
40 ロータ補助コイル
50 ロータトランス
51 給電コイル
52 受電コイル
90 スイッチング回路
91 スイッチング素子
92 バッテリ
IN PWMインバータ
1, 1 'electric motor (electric motor)
2, 2 'Permanent magnet type rotor (rotor)
21 Rotor core (rotor yoke)
21a Fitting groove 22A, 22B Permanent magnet group 221, 222, 22a, 22b Permanent magnet piece 23 Auxiliary iron core 23a Fitting groove 24 Fixing member 24a, 24b Fixing part (Dowel)
3 Stator (stator)
31 Stator core 32 Teeth 33 Stator coil 6 Operation unit 61 Operation amount detection unit 7 Electronic control unit (ECU)
8 Power Drive Unit (PDU)
81a to 83b Switching element 85 Battery 9 Control power supply 11 Diode group 40 Rotor auxiliary coil 50 Rotor transformer 51 Feeding coil 52 Power receiving coil 90 Switching circuit 91 Switching element 92 Battery IN PWM inverter

Claims (6)

ステータと対向するロータヨークの表面に2つの極性のいずれかからなる複数の永久磁石群によって構成される磁極部、円周方向に所定間隔で極性が交互となるように配置した永久磁石式回転子において、
前記ロータヨークは、円筒状の内周面を有する環状部と、円周方向に所定間隔で該環状部から外径側に突出した複数の前記磁極部とを備えており、
個々の前記磁極部の前記永久磁石群はそれぞれ同一極性の複数の永久磁石片を含み、該永久磁石片は前記環状部をバックヨークとして配置されており、
互いに隣接した極性の異なる2つの前記磁極部の間の前記環状部に界磁磁束を発生させる補助コイルを前記環状部の前記内周面から外周面にわたってトロイダル状に巻くとともに、
各磁極部において、隣接する前記同一極性の永久磁石片の間の隙間には、前記補助コイルの磁束を通すための補助鉄心が該隙間を埋めるように設けられており、
円周方向に隣接する2つの補助コイルは、対向する側の磁極が同一極となるように巻き回されていることを特徴とする永久磁石式回転子。
On the surface of the stator facing the rotor yoke, the magnetic pole portion constituted by two of the plurality of permanent magnet groups consisting of either polarity, the permanent magnet rotating arranged so polarity is alternately at predetermined intervals in the circumferential direction In the child
The rotor yoke includes an annular portion having a cylindrical inner peripheral surface, and a plurality of the magnetic pole portions protruding from the annular portion to the outer diameter side at predetermined intervals in the circumferential direction,
The permanent magnet group of each magnetic pole part includes a plurality of permanent magnet pieces each having the same polarity, and the permanent magnet pieces are arranged with the annular part as a back yoke,
An auxiliary coil for generating a field magnetic flux in the annular portion between two magnetic pole portions having different polarities adjacent to each other is wound in a toroidal shape from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the annular portion ,
In each magnetic pole portion, an auxiliary iron core for passing the magnetic flux of the auxiliary coil is provided in a gap between the adjacent permanent magnet pieces of the same polarity, so as to fill the gap ,
The two auxiliary coils adjacent to each other in the circumferential direction are wound so that the magnetic poles on the opposite side are the same pole .
前記永久磁石片のそれぞれを包んで固定するための断面が略U字状で非磁性材料からなる固定部材を設け、前記固定部材は、前記ロータヨークにその両端部を嵌合することにより固定されていることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石式回転子。   A fixing member made of a non-magnetic material having a substantially U-shaped cross section for wrapping and fixing each of the permanent magnet pieces is provided, and the fixing member is fixed by fitting both ends of the rotor yoke. The permanent magnet rotor according to claim 1, wherein: 前記永久磁石片のそれぞれを包んで固定するための断面が略L字状で非磁性材料からなる固定部材を設け、前記固定部材は、前記補助鉄心の側面と前記ロータヨークとにその両端部を嵌合することにより固定されていることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石式回転子。   A fixing member made of a non-magnetic material having a substantially L-shaped cross section for wrapping and fixing each of the permanent magnet pieces is provided, and the fixing member is fitted to both sides of the auxiliary iron core and the rotor yoke. The permanent magnet rotor according to claim 1, wherein the permanent magnet rotor is fixed by joining together. 前記補助鉄心の側面または前記ロータヨークには嵌合溝が設けられるとともに、前記固定部材の両端部は、前記補助鉄心または前記ロータヨークの前記嵌合溝に嵌合する凸形状となっていることを特徴とする請求項2または3に記載の永久磁石式回転子。   A side surface of the auxiliary iron core or the rotor yoke is provided with a fitting groove, and both end portions of the fixing member have a convex shape that fits into the fitting groove of the auxiliary iron core or the rotor yoke. The permanent magnet type rotor according to claim 2 or 3. 請求項1ないしのいずれに記載の永久磁石式回転子と、
前記永久磁石式回転子に当接するように配置されるステータとを備える電動機において、
前記電動機の低負荷運転領域では、前記永久磁石群の各永久磁石片の磁束のみで運転し、高負荷運転領域では、前記永久磁石片の磁束のみでは不足するロータ磁束に応じて、前記補助コイルに必要な電流量を通電して運転することを特徴とする電動機。
The permanent magnet rotor according to any one of claims 1 to 4 ,
In an electric motor comprising a stator disposed so as to abut on the permanent magnet rotor,
In the low load operation region of the electric motor, the auxiliary coil is operated only by the magnetic flux of each permanent magnet piece of the permanent magnet group, and in the high load operation region, the auxiliary coil according to the rotor magnetic flux that is insufficient only by the magnetic flux of the permanent magnet piece. An electric motor characterized in that it is operated by energizing a necessary amount of current.
前記電動機に対するトルク指令値と、前記永久磁石群の磁束に対応するトルクのしきい値との差により、前記補助コイルへ通電する電流量を調整することを特徴とする請求項に記載の電動機。 6. The electric motor according to claim 5 , wherein an amount of current to be supplied to the auxiliary coil is adjusted by a difference between a torque command value for the electric motor and a torque threshold value corresponding to the magnetic flux of the permanent magnet group. .
JP2009015977A 2009-01-27 2009-01-27 Permanent magnet rotor and electric motor equipped with the same Expired - Fee Related JP5412121B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009015977A JP5412121B2 (en) 2009-01-27 2009-01-27 Permanent magnet rotor and electric motor equipped with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009015977A JP5412121B2 (en) 2009-01-27 2009-01-27 Permanent magnet rotor and electric motor equipped with the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010178441A JP2010178441A (en) 2010-08-12
JP5412121B2 true JP5412121B2 (en) 2014-02-12

Family

ID=42708844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009015977A Expired - Fee Related JP5412121B2 (en) 2009-01-27 2009-01-27 Permanent magnet rotor and electric motor equipped with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5412121B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05304752A (en) * 1992-04-23 1993-11-16 Fuji Electric Co Ltd Ac motor for driving electric automobile
JPH09322446A (en) * 1996-05-31 1997-12-12 Shibaura Eng Works Co Ltd Brushless motor
FR2769423B1 (en) * 1997-10-07 1999-12-24 Valeo Equip Electr Moteur ELECTRIC MACHINE WITH DOUBLE EXCITATION, AND PARTICULARLY A MOTOR VEHICLE ALTERNATOR

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010178441A (en) 2010-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5592848B2 (en) Transverse magnetic flux type rotating electric machine and vehicle
KR101154022B1 (en) Electric Motor
US9124159B2 (en) Electromagnetic rotary electric machine
US9083276B2 (en) Rotary electric machine driving system
US9252634B2 (en) Synchronous motor
US10090742B2 (en) Rotating electric machine
JP5477161B2 (en) Double stator type motor
US7969057B2 (en) Synchronous motor with rotor having suitably-arranged field coil, permanent magnets, and salient-pole structure
EP3288180B1 (en) Circuit and control method for the same
JP4032516B2 (en) Electric drive for automobile
US20110241599A1 (en) System including a plurality of motors and a drive circuit therefor
JP2008259302A (en) Controller of electric motor
US9787144B2 (en) Rotating electrical motor using transverse magnetic flux
US20150091403A1 (en) Transverse flux machine and vehicle
JP5543186B2 (en) Switched reluctance motor drive system
US6376955B1 (en) Motor/generator with multiple rotors
JP3117164B2 (en) Permanent magnet rotating electric machine, control method and control device thereof, and electric vehicle using the same
JP6018927B2 (en) Motor drive device and motor drive system
JP5412121B2 (en) Permanent magnet rotor and electric motor equipped with the same
JP6497231B2 (en) Motor control device
US9099912B2 (en) Electromagnetic coupling
JP5441423B2 (en) Permanent magnet rotor and electric motor equipped with the same
JP5623346B2 (en) Rotating electric machine drive system
JP2009303373A (en) Rotary electric machine
JP2013110942A (en) Rotary electric machine and rotary electric machine control system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111125

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120522

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130327

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130402

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131029

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131111

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees