JP5494767B2 - Permanent magnet reluctance motor rotor - Google Patents
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Description
本発明は、永久磁石式リラクタンスモータの回転子に関し、回転子の軽量化と冷却性能向上のために回転子に形成する貫通孔の面積をなるべく広く取りつつ、大きなトルクを発生することができるように工夫したものである。 The present invention relates to a rotor of a permanent magnet type reluctance motor, so that a large torque can be generated while making a through hole formed in the rotor as wide as possible in order to reduce the weight of the rotor and improve the cooling performance. It has been devised.
永久磁石式リラクタンスモータでは、回転子に永久磁石を挿入・埋設して磁極を作ると共に、回転子の周方向に関して、磁気抵抗が小さく磁束が通り易い磁気的凸部(d軸と称する)と、磁気抵抗が大きく磁束が通り難い磁気的凹部(q軸と称する)を交互に形成している。 In the permanent magnet type reluctance motor, a magnetic pole is formed by inserting and embedding a permanent magnet in the rotor, and magnetic reluctance (referred to as a d-axis) with a small magnetic resistance and easy passage of magnetic flux in the circumferential direction of the rotor; Magnetic recesses (referred to as q-axis) that have a large magnetic resistance and are difficult to pass magnetic flux are alternately formed.
このような回転子を、固定子巻線が施された固定子内に配置することにより、固定子と回転子との間の空隙磁束は、磁気的凸部(d軸)で高く、磁気的凹部(q軸)で低くなり、この磁束密度の変化によってリラクタンストルクが発生する。
更に、永久磁石と固定子の磁極との間の磁気吸引力及び磁気反発力によってもトルクが発生する(例えば特許文献1,2参照)。
By arranging such a rotor in a stator provided with a stator winding, the air gap magnetic flux between the stator and the rotor is high at the magnetic projection (d-axis), and magnetically Reluctance torque is generated by the change in the magnetic flux density.
Further, torque is also generated by a magnetic attractive force and a magnetic repulsive force between the permanent magnet and the magnetic pole of the stator (see, for example,
なお、このような永久磁石式リラクタンスモータは、回転子に永久磁石を挿入・埋設するため、IPM(internal permanent magnet)形モータとも呼ばれている。 Such a permanent magnet type reluctance motor is also called an IPM (internal permanent magnet) type motor because a permanent magnet is inserted and embedded in the rotor.
このような永久磁石式リラクタンスモータにおいては、回転子の軽量化と冷却性能の向上のために、回転子に対して、周方向の複数箇所に、その軸方向に伸びる貫通孔を形成することがある(例えば特許文献2参照)。 In such a permanent magnet type reluctance motor, in order to reduce the weight of the rotor and improve the cooling performance, it is possible to form through holes extending in the axial direction at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor. Yes (see, for example, Patent Document 2).
このように貫通孔を形成することにより、貫通孔を形成した分だけ重量を削減して軽量にすることができ、回転子の慣性モーメント(GD2)を小さくして制御性を向上させることができる。
更に、貫通孔に液体や気体の冷却媒体を流通させることにより、冷却性能を向上させることができる。
By forming the through hole in this way, the weight can be reduced and the weight can be reduced as much as the through hole is formed, and the controllability can be improved by reducing the moment of inertia (GD 2 ) of the rotor. it can.
Furthermore, the cooling performance can be improved by circulating a liquid or gaseous cooling medium through the through hole.
ここで図8を参照して、回転子に貫通孔を形成した永久磁石式リラクタンスモータを説明する。
図8に示すように、永久磁石式リラクタンスモータ100は、固定子(図示省略)内に回転子120を配置して構成されている。
Here, a permanent magnet type reluctance motor in which a through hole is formed in the rotor will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, the permanent magnet
回転子120では、回転子鉄心121に磁石挿入孔122a,122bが形成され、この磁石挿入孔122a,122bに永久磁石123a,123bが挿入・固定されている。
In the rotor 120, magnet insertion holes 122a and 122b are formed in the rotor core 121, and
更に詳述すると、回転子鉄心121には、その周方向の複数箇所(本例では8箇所)に、2本で1セットとなっている磁石挿入孔122a,122bが軸方向に貫通して形成されている。各磁石挿入孔122a,122bの断面形状は長方形となっている。しかも、磁石挿入孔122aと磁石挿入孔122bは、半径方向に沿い外周側に向かうに従い、両者の対向距離が順次増大するように配置されている。したがって、磁石挿入孔122a,122bは、回転子鉄心121の端面から見て、「Vの字状」の配置になっている。 More specifically, the rotor core 121 is formed with two magnet insertion holes 122a and 122b extending in the axial direction at a plurality of locations in the circumferential direction (eight locations in this example). Has been. Each magnet insertion hole 122a, 122b has a rectangular cross-sectional shape. In addition, the magnet insertion hole 122a and the magnet insertion hole 122b are arranged so that the opposing distance between the magnet insertion hole 122a and the magnet insertion hole 122b increases sequentially along the radial direction toward the outer peripheral side. Therefore, the magnet insertion holes 122 a and 122 b are arranged in a “V shape” when viewed from the end surface of the rotor core 121.
そして、各磁石挿入孔122a,122bには、それぞれ、断面形状が長方形となっている永久磁石123a,123bが挿入されて固定されている。このため、永久磁石123aと永久磁石123bは、半径方向に沿い外周側に向かうに従い、両者の対向距離が順次増大するように配置されている。したがって、永久磁石123a,123bは、回転子鉄心121の端面から見て、「Vの字状」の配置になっている。
Then,
ここにおいて、「Vの字状」に配置されている永久磁石123aと永久磁石123bとでなす角度を、「磁石開き角度α」と定義する。つまり、磁石開き角度αは、回転子鉄心121の端面から見て、断面形状が長方形となっている永久磁石123aの長辺(内周側の長辺)と、断面形状が長方形となっている永久磁石123bの長辺(内周側の長辺)とでなす角度をいう。
Here, an angle formed by the
このようにして、セットとなっている永久磁石123a,123bが回転子120の周方向に沿い等間隔に配置されることとなり、永久磁石123a,123bが配置されている部分が、磁気抵抗の大きい磁気的凹部(q軸)となる。また、セットとなっている永久磁石123a,123bと、その隣でセットとなっている永久磁石123a,123bとの間の部分が、磁気抵抗の小さい磁気的凸部(d軸)となる。
In this way, the set
回転子鉄心121には、永久磁石123a,123bが配置されている位置よりも内周側の部分に、複数の貫通孔124が周方向に並んで形成され、この貫通孔124の形成位置よりも更に内周側部分に、複数の貫通孔125が周方向に並んで形成されている。
各貫通孔124は、回転子鉄心121の軸方向に貫通して形成されており、回転子鉄心121の周方向に沿い等間隔に配置されている。同様に、各貫通孔125は、回転子鉄心121の軸方向に貫通して形成されており、回転子鉄心121の周方向に沿い等間隔に配置されている。
In the rotor core 121, a plurality of through
Each through
このとき、回転子鉄心121の端面からみて、貫通孔124の辺のうち永久磁石123a、123b側の辺と、永久磁石123a、123bの辺のうち貫通孔124側の辺は、平行となっている。
At this time, when viewed from the end surface of the rotor core 121, the side on the
ここで、回転子鉄心121の端面から見て、任意の貫通孔124の辺のうち永久磁石123a側の辺と、この任意の貫通孔124に隣接する貫通孔124の辺のうち永久磁石123b側の辺とでなす角度を「貫通孔開き角度β」と定義する。
Here, when viewed from the end surface of the rotor core 121, the side of the
上述したように、従来では、回転子鉄心121の端面からみて、貫通孔124の辺のうち永久磁石123a、123b側の辺と永久磁石123a、123bの辺のうち貫通孔124側の辺が平行となっているため、磁石開き角度α=貫通孔開き角度βとなっていた。例えば、α=β=135°となっていた。
As described above, conventionally, when viewed from the end face of the rotor core 121, the side on the
貫通孔124,125は、回転子鉄心121のうち、永久磁石123a,123bが配置されている位置よりも内周側の部分に形成されているため、回転子鉄心121を流れる磁束に対しての悪影響は少ない。
Since the
このように貫通孔124,125を形成することにより、貫通孔124,125を形成した分だけ重量を削減して軽量にすることができ、回転子120の慣性モーメント(GD2)を小さくして制御性を向上させることができる。
更に、貫通孔124,125に液体や気体の冷却媒体を流通させることにより、冷却性能を向上させることができる。
By forming the through
Furthermore, the cooling performance can be improved by circulating a liquid or gaseous cooling medium through the through
ところで、従来では図8に示すように、回転子鉄心121の端面からみて、貫通孔124の辺のうち永久磁石123a、123b側の辺と永久磁石123a、123bの辺のうち貫通孔124側の辺が平行となっていた、即ち、磁石開き角度α=貫通孔開き角度βとなっていたため、貫通孔124と永久磁石123a,123bとの間隔が狭くなってしまい、この部分での磁束密度が高くなり、磁気飽和していた。
By the way, as shown in FIG. 8, conventionally, as viewed from the end surface of the rotor core 121, the
このような磁気飽和が発生すると、磁石トルクが減少するという問題があった。
また磁気飽和が発生するとそれ以上は磁束が通らなくなるので、インダクタンスL(特にq軸インダクタンスLq)の値が飽和してしまい、これによりリラクタンストルクの値が制限されてしまうという問題もあった。
When such magnetic saturation occurs, there is a problem that the magnet torque decreases.
Further, when magnetic saturation occurs, the magnetic flux does not pass any more, so that the value of inductance L (particularly q-axis inductance Lq) is saturated, thereby limiting the value of reluctance torque.
この現象を、磁束解析図である図9〜図11を基に示す。
図9〜図11は永久磁石式リラクタンスモータ100の一部を抜き出して、その部分の磁束の状態を点線で示したものであり、図9は磁石磁束、図10はd軸電流による磁束、図11はq軸電流による磁束を示している。
This phenomenon is shown based on FIGS. 9 to 11 which are magnetic flux analysis diagrams.
9 to 11 show a part of the permanent magnet
図9及び図11から分かるように、永久磁石123a,123bと貫通孔124との間の部分(両図において、領域Aの部分)において、磁束密度が高くなっており、磁気飽和が発生していることが分かる。
しかも、図9から分かるように、永久磁石123a,123bと貫通孔124との間の部分のうち、特に、外周側部分において、磁気飽和が発生することが分かる。
As can be seen from FIGS. 9 and 11, the magnetic flux density is high in the portion between the
In addition, as can be seen from FIG. 9, it can be seen that magnetic saturation occurs in the portion between the
なお、単に磁気飽和を解消するには、貫通孔124の辺のうち永久磁石123a、123b側の辺と、永久磁石123a、123bの辺のうち貫通孔124側の辺とを平行としたまま、即ち、磁石開き角度α=貫通孔開き角度βとしたままで、永久磁石123a,123bと貫通孔124との間の間隔を広げればよい。
しかし、このようにした場合には、貫通孔124の開口面積(回転子の端面側から見た面積)が狭くなり、貫通孔124を形成することにより、軽量化及び冷却性能向上を果たそうとした当初の目的に反してしまう。
In order to simply cancel the magnetic saturation, the side on the
However, in this case, the opening area of the through hole 124 (the area viewed from the end face side of the rotor) is narrowed, and by forming the through
本発明は、上記従来技術に鑑み、回転子に挿入した永久磁石と、回転子に形成した貫通孔との間の部分における磁気飽和を解消して発生トルクの大きい永久磁石式リラクタンスモータを提供することを目的とする。 The present invention provides a permanent magnet type reluctance motor having a large generated torque by eliminating magnetic saturation in a portion between a permanent magnet inserted into a rotor and a through hole formed in the rotor. For the purpose.
上記課題を解決する本発明の構成は、
回転子鉄心の周方向の複数箇所に、断面形状が長方形となっている2本で1セットとなっている磁石挿入孔が軸方向に貫通して形成されており、しかも、セットとなっている磁石挿入孔の相互の対向距離は半径方向に沿い外側に向かうに従い順次増大しており、
更に、前記磁石挿入孔に断面形状が長方形となっている永久磁石が挿入・固定されると共に、
前記回転子鉄心には、前記永久磁石が挿入・固定されている位置よりも内周側の部分に、軸方向に貫通している複数の貫通孔が周方向に並んで形成されている、
永久磁石式リラクタンスモータの回転子において、
前記貫通孔は前記永久磁石に対向して配置されており、
前記貫通孔の断面形状は直線状の4つの辺と4つの角部を有する矩形状であり、前記4つの角部のうち対角位置にある2つの角部がd軸の位置にあり、
前記貫通孔の辺のうち前記永久磁石側の直線状の辺と、前記永久磁石の辺のうち前記貫通孔側の直線状の辺との間の距離が、内周側から外周側に向かうに従い漸増するように、前記貫通孔を形成していることを特徴とする。
The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
A plurality of magnet insertion holes, each having a rectangular cross-sectional shape, are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor core so as to penetrate in the axial direction. The opposing distance of the magnet insertion holes increases sequentially along the radial direction toward the outside,
Further, a permanent magnet having a rectangular cross-sectional shape is inserted and fixed in the magnet insertion hole,
In the rotor iron core, a plurality of through holes penetrating in the axial direction are formed side by side in the circumferential direction in a portion on the inner circumferential side from the position where the permanent magnet is inserted and fixed.
In the rotor of a permanent magnet reluctance motor,
The through hole is disposed opposite to the permanent magnet;
The cross-sectional shape of the through-hole is a rectangular shape having four straight sides and four corners, and two corners at diagonal positions among the four corners are at the d-axis position,
The distance between the linear side on the permanent magnet side of the side of the through hole and the linear side on the side of the through hole among the sides of the permanent magnet increases from the inner peripheral side toward the outer peripheral side. The through holes are formed so as to increase gradually.
また本発明の構成は、
磁石開き角度をα、貫通孔開き角度をβとしたときに、前記磁石開き角度と前記貫通孔開き角度との比(β/α)が、1<(β/α)≦(150/135)となっていることを特徴とする。
更に本発明の構成は、
前記貫通孔よりも内周側の位置に配置され、且つ、前記貫通孔の辺のうち前記永久磁石に対向していない辺に2辺が対向する断面形状が三角形状の第2の貫通孔が、周方向に並んで複数形成されていることを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
When the magnet opening angle is α and the through hole opening angle is β, the ratio (β / α) between the magnet opening angle and the through hole opening angle is 1 <(β / α) ≦ (150/135) It is characterized by becoming.
Furthermore, the configuration of the present invention is as follows:
A second through-hole having a triangular cross-sectional shape is disposed at a position on the inner peripheral side with respect to the through-hole, and two sides of the side of the through-hole facing the side not facing the permanent magnet are triangular. A plurality of the elements are formed side by side in the circumferential direction.
本発明では、貫通孔の辺のうち永久磁石側の直線状の辺と、永久磁石の辺のうち貫通孔側の直線状の辺との間の距離が、内周側から外周側に向かうに従い漸増するように、貫通孔を形成している。つまり、貫通孔と永久磁石との間の距離を、外周側になる程広くしている。このため、磁気飽和の発生を防止して磁石トルクを大きくできると共に、d軸インダクタンスLdを一定にしつつq軸インダクタンスLqを大きくしてリラクタンストルクを大きくすることができる。この結果、総合トルクを大きくすることができる。 In the present invention, the distance between the linear side on the permanent magnet side of the through hole side and the linear side on the through hole side of the permanent magnet side increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side. A through hole is formed so as to gradually increase. That is, the distance between the through hole and the permanent magnet is increased toward the outer peripheral side. For this reason, generation of magnetic saturation can be prevented and the magnet torque can be increased, and the reluctance torque can be increased by increasing the q-axis inductance Lq while keeping the d-axis inductance Ld constant. As a result, the total torque can be increased.
以下、本発明に係る永久磁石式リラクタンスモータを、実施例に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, a permanent magnet type reluctance motor according to the present invention will be described in detail based on examples.
〔実施例1〕
図1に示すように、本発明の実施例1に係る永久磁石式リラクタンスモータ1は、固定子(図示省略)内に回転子20を配置して構成されている。
[Example 1]
As shown in FIG. 1, the permanent magnet
回転子20では、回転子鉄心21に磁石挿入孔22a,22bが形成され、この磁石挿入孔22a,22bに永久磁石23a,23bが挿入・固定されている。
In the rotor 20, magnet insertion holes 22a and 22b are formed in the rotor core 21, and
更に詳述すると、回転子鉄心21には、その周方向の複数箇所(本例では8箇所)に、2本で1セットとなっている磁石挿入孔22a,22bが軸方向に貫通して形成されている。各磁石挿入孔22a,22bの断面形状は長方形となっている。しかも、磁石挿入孔22aと磁石挿入孔22bは、半径方向に沿い外周側に向かうに従い、両者の対向距離が順次増大するように配置されている。したがって、磁石挿入孔22a,22bは、回転子鉄心21の端面から見て、「Vの字状」の配置になっている。 More specifically, the rotor core 21 is formed with two magnet insertion holes 22a and 22b extending in the axial direction at a plurality of locations in the circumferential direction (eight locations in this example). Has been. Each magnet insertion hole 22a, 22b has a rectangular cross-sectional shape. In addition, the magnet insertion hole 22a and the magnet insertion hole 22b are arranged so that the opposing distance between the magnet insertion hole 22a and the magnet insertion hole 22b increases sequentially toward the outer peripheral side along the radial direction. Therefore, the magnet insertion holes 22 a and 22 b are arranged in a “V shape” when viewed from the end face of the rotor core 21.
そして、各磁石挿入孔22a,22bには、それぞれ、断面形状が長方形となっている永久磁石23a,23bが挿入されて固定されている。このため、永久磁石23aと永久磁石23bは、半径方向に沿い外周側に向かうに従い、両者の対向距離が順次増大するように配置されている。したがって、永久磁石23a,23bは、回転子鉄心21の端面から見て、「Vの字状」の配置になっている。
なお磁石挿入孔22a,22b及び永久磁石23a,23bの「断面形状が長方形」とは、回転軸に直交する面(半径方向に沿う面)で切断した断面形状が、長方形になっていることを意味する。
Then,
In addition, "the cross-sectional shape is rectangular" of the magnet insertion holes 22a and 22b and the
ここにおいて、「Vの字状」に配置されている永久磁石23aと永久磁石23bとでなす角度を、「磁石開き角度α」と定義する。つまり、磁石開き角度αは、回転子鉄心21の端面から見て、断面形状が長方形となっている永久磁石23aの長辺(内周側の長辺)と、断面形状が長方形となっている永久磁石23bの長辺(内周側の長辺)とでなす角度をいう。
Here, an angle formed between the
このようにして、セットとなっている永久磁石23a,23bが回転子20の周方向に沿い等間隔に配置されることとなり、永久磁石23a,23bが配置されている部分が、磁気抵抗の大きい磁気的凹部(q軸)となる。また、セットとなっている永久磁石23a,23bと、その隣でセットとなっている永久磁石23a,23bとの間の部分が、磁気抵抗の小さい磁気的凸部(d軸)となる。
In this way, the set
回転子鉄心21には、永久磁石23a,23bが配置されている位置よりも内周側の部分に、各永久磁石23a,23bに対応して、複数(8個)の貫通孔24が周方向に並んで形成され、この貫通孔24の形成位置よりも更に内周側部分に、複数の貫通孔25が周方向に並んで形成されている。
各貫通孔24は、回転子鉄心21の軸方向に貫通して形成されており、回転子鉄心21の周方向に沿い等間隔に配置されている。同様に、各貫通孔25は、回転子鉄心21の軸方向に貫通して形成されており、回転子鉄心21の周方向に沿い等間隔に配置されている。
The rotor core 21 has a plurality (eight) through
Each through
このとき、回転子鉄心21の端面からみて、貫通孔24の辺のうち永久磁石23a、23b側の辺と、永久磁石23a、23bの辺のうち貫通孔24側の辺との間の距離が、内周側から外周側に向かうに従い漸増するように、貫通孔24を形成している。
At this time, when viewed from the end surface of the rotor core 21, the distance between the side of the through
ここで、回転子鉄心21の端面から見て、任意の貫通孔24の辺のうち永久磁石23a側の辺と、この任意の貫通孔24に隣接する貫通孔24の辺のうち永久磁石23b側の辺とでなす角度を「貫通孔開き角度β」と定義する。
Here, as viewed from the end face of the rotor core 21, the side on the
上述したように、回転子鉄心21の端面からみて、貫通孔24の辺のうち永久磁石23a、23b側の辺と、永久磁石23a、23bの辺のうち貫通孔24側の辺との間の距離が、内周側から外周側に向かうに従い漸増しているため、磁石開き角度α<貫通孔開き角度βとなっている。例えば、α135°、β=150°となっている。
As described above, when viewed from the end face of the rotor core 21, between the side of the through
貫通孔24,25は、回転子鉄心21のうち、永久磁石23a,23bが配置されている位置よりも内周側の部分に形成されているため、回転子鉄心21を流れる磁束に対しての悪影響は少ない。
Since the through
このように貫通孔24,25を形成することにより、貫通孔24,25を形成した分だけ重量を削減して軽量にすることができ、回転子20の慣性モーメント(GD2)を小さくして制御性を向上させることができる。
更に、貫通孔24,25に液体や気体の冷却媒体を流通させることにより、冷却性能を向上させることができる。
By forming the through
Furthermore, the cooling performance can be improved by circulating a liquid or gaseous cooling medium through the through
永久磁石式リラクタンスモータ1が発生するトルクTは、一般的には次式(1)にて表される。
T = PnΦmiq + Pn(Ld−Lq)idiq ・・・・(1)
但し、各符号は下記の意味を示す。
T:トルク
Pn:極数
Φm:永久磁石の磁束
iq:q軸電流
id:d軸電流
Lq:q軸インダクタンス
Ld:d軸インダクタンス
The torque T generated by the permanent magnet
T = P n Φ m iq + P n (L d −L q ) i d i q (1)
However, each symbol has the following meaning.
T: Torque
P n : Number of poles Φ m : Magnetic flux of permanent magnet i q : q-axis current i d : d-axis current
L q : q-axis inductance
L d : d-axis inductance
トルクTを表す上記式(1)の右辺において、第1項が磁石トルク、第2項がリラクタンストルクを表している。
磁石トルクを大きくするには、磁石磁束を大きくすればよいことが分かる。
また、リラクタンストルクを大きくするには、d軸のインダクタンスLdを小さくしてq軸インダクタンスLqを大きくすること、換言すると、突極比(Lq/Ld)を大きくすればよいことが分かる。
In the right side of the above formula (1) representing the torque T, the first term represents the magnet torque and the second term represents the reluctance torque.
It can be seen that in order to increase the magnet torque, the magnet magnetic flux should be increased.
It can also be seen that in order to increase the reluctance torque, the d-axis inductance Ld is decreased to increase the q-axis inductance Lq, in other words, the salient pole ratio (Lq / Ld) is increased.
本実施例1では、回転子鉄心21の端面からみて、貫通孔24の辺のうち永久磁石23a、23b側の辺と、永久磁石23a、23bの辺のうち貫通孔24側の辺との間の距離を、内周側から外周側に向かうに従い漸増させているため、換言すると、貫通孔開き角度β(150°)を、磁石開き角度α(135°)よりも大きくしているため、永久磁石23a,23bと貫通孔24との間隔が広くなっている(特に外周側において広くなっている)。
In the first embodiment, when viewed from the end surface of the rotor core 21, between the side of the through
この結果、永久磁石23a,23bと貫通孔24との間の部分において、磁気飽和の発生を防止できると共に、q軸磁束を減少させてq軸インダクタンスLqを増加させることができる。よって、磁気飽和の防止により磁石トルクが増加し、またq軸インダクタンスLqの増加により、リラクタンストルクを増加でき、永久磁石式リラクタンスモータ1の総合トルクが増加する。
As a result, in the portion between the
また、実施例1では貫通孔開き角度βを大きくしたため、磁石開き角度α=貫通孔開き角度βとしたままで永久磁石と貫通孔との間の間隔を単純に広げたものに比べて、貫通孔24の開口面積(回転子の端面側から見た面積)を広く取ることができ、貫通孔24を形成することにより軽量化及び冷却性能向上を果たそうとした当初の目的を達成することができる。
In addition, in Example 1, the through hole opening angle β was increased, so that the magnet opening angle α = the through hole opening angle β and the interval between the permanent magnet and the through hole was simply widened compared with the case where the through hole opening angle β was maintained. The opening area of the hole 24 (the area seen from the end face side of the rotor) can be widened, and by forming the through-
次に、貫通孔開き角度β(150°)を、磁石開き角度α(135°)よりも大きくしたことにより、
(1)永久磁石23a,23bと貫通孔24との間の部分において、磁気飽和の発生を防止できると共に、
(2)q軸磁束を減少させてq軸インダクタンスLqを増加させることができたことを、磁束解析図である図2〜図4を基に示す。
Next, by making the through hole opening angle β (150 °) larger than the magnet opening angle α (135 °),
(1) In the portion between the
(2) The fact that the q-axis magnetic flux L can be decreased and the q-axis inductance Lq can be increased is shown based on the magnetic flux analysis diagrams of FIGS.
図2〜図4は永久磁石式リラクタンスモータ1の一部を抜き出して、その部分の磁束の状態を点線で示したものであり、図2は磁石磁束、図3はd軸電流による磁束、図4はq軸電流による磁束を示している。
2 to 4 show a part of the permanent magnet
図2及び図4から分かるように、永久磁石23a,23bと貫通孔24との間の部分(両図において、領域Aの部分)において、磁石開き角度α<貫通孔開き角度βとしたため、領域Aの幅が広くなって磁束密度が低くなった結果、磁気飽和がなくなり、これにより、磁石トルクを増大させることができることが分かる。
As can be seen from FIG. 2 and FIG. 4, the magnet opening angle α <the through hole opening angle β in the portion between the
また、永久磁石23a,23bと貫通孔24との間の部分(領域Aの部分)において、磁石開き角度α<貫通孔開き角度βとして領域Aの幅を広くしたため、図3に示すようにd軸電流による磁束の磁束密度を維持しつつ(つまり、d軸インダクタンスLdを一定にしつつ)、図4に示すようにq軸電流による磁束の磁束密度を小さくできる(つまり、q軸インダクタンスLqを大きくすることができる)。
このように、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとの差を大きくして、突極比(Lq/Ld)を大きくできるため、リラクタンストルクを大きくすることができることが分かる。
Further, in the portion between the
Thus, it can be seen that the reluctance torque can be increased because the salient pole ratio (Lq / Ld) can be increased by increasing the difference between the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq.
表1は、永久磁石式リラクタンスモータにおいて、
(1)磁石開き角度αを135°として、貫通孔を形成しないものと、
(2)磁石開き角度αを135°として、貫通孔開き角度βを150°とした実施例1と、
(3)磁石開き角度αを135°として、貫通孔開き角度βを135°とした従来の物、
の、起磁力相差各に対するトルクを示したものである。
Table 1 shows the permanent magnet type reluctance motor.
(1) The magnet opening angle α is set to 135 ° and no through hole is formed.
(2) Example 1 in which the magnet opening angle α is 135 ° and the through hole opening angle β is 150 °;
(3) A conventional product in which the magnet opening angle α is 135 ° and the through hole opening angle β is 135 °,
The torque with respect to each magnetomotive force phase difference is shown.
表1の結果からも、貫通孔開き角度βを150°とした実施例1は、貫通孔開き角度βを135°とした従来技術に対して、磁石トルク、リラクタンストルク、総合トルクが、大きいことが分かる。 From the results shown in Table 1, Example 1 in which the through hole opening angle β is 150 ° is larger in magnet torque, reluctance torque, and total torque than the conventional technology in which the through hole opening angle β is 135 °. I understand.
〔実施例2〕
次に本発明の実施例2に係る永久磁石式リラクタンスモータ1を、図5〜図7を参照して説明する。
なお、図5〜図7は永久磁石式リラクタンスモータ1の一部を抜き出して、その部分の磁束の状態を点線で示したものであり、図5は磁石磁束、図6はd軸電流による磁束、図7はq軸電流による磁束を示している。
[Example 2]
Next, a permanent magnet
5 to 7 show a part of the permanent magnet
実施例2では、実施例1における貫通孔24の山の部分(外周側部分)をカットした形状の、貫通孔24aを形成している。
即ち、回転子鉄心21の端面からみて、貫通孔24aの辺のうち永久磁石23a、23b側の辺と、永久磁石23a、23bの辺のうち貫通孔24a側の辺との間の距離が、内周側から外周側に向かうに従い漸増しているが、この漸増割合が、内周側部分よりも外周側部分が大きくなっている。
つまり、内周側部分では、貫通孔開き角度がβとなっているが、外周側では貫通孔開き角度はβよりも大きなγになっている。
In the second embodiment, the through
That is, when viewed from the end face of the rotor core 21, the distance between the side of the through
That is, the through hole opening angle is β at the inner peripheral side portion, but the through hole opening angle is γ larger than β at the outer peripheral side.
このように実施例2では、永久磁石23a,23bと貫通孔24との間の距離が、特に外周側で広くなっているため、図5〜図7に示すように、永久磁石23a,23bと貫通孔24との間の部分のうち、特に、外周側部分において、磁束密度が低くなる。
このため、磁気飽和の発生を確実に防止して、磁石トルクを大きくすることができる。
Thus, in Example 2, since the distance between the
For this reason, generation | occurrence | production of magnetic saturation can be prevented reliably and a magnet torque can be enlarged.
1 永久磁石式リラクタンスモータ
20 回転子
21 回転子鉄心
22a,22b 磁石挿入孔
23a,23b 永久磁石
24,25 貫通孔
α 磁石開き角度
β,γ 貫通孔開き角度
DESCRIPTION OF
Claims (3)
更に、前記磁石挿入孔に断面形状が長方形となっている永久磁石が挿入・固定されると共に、
前記回転子鉄心には、前記永久磁石が挿入・固定されている位置よりも内周側の部分に、軸方向に貫通している複数の貫通孔が周方向に並んで形成されている、
永久磁石式リラクタンスモータの回転子において、
前記貫通孔は前記永久磁石に対向して配置されており、
前記貫通孔の断面形状は直線状の4つの辺と4つの角部を有する矩形状であり、前記4つの角部のうち対角位置にある2つの角部がd軸の位置にあり、
前記貫通孔の辺のうち前記永久磁石側の直線状の辺と、前記永久磁石の辺のうち前記貫通孔側の直線状の辺との間の距離が、内周側から外周側に向かうに従い漸増するように、前記貫通孔を形成していることを特徴とする永久磁石式リラクタンスモータの回転子。 A plurality of magnet insertion holes, each having a rectangular cross-sectional shape, are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor core so as to penetrate in the axial direction. The opposing distance of the magnet insertion holes increases sequentially along the radial direction toward the outside,
Further, a permanent magnet having a rectangular cross-sectional shape is inserted and fixed in the magnet insertion hole,
In the rotor iron core, a plurality of through holes penetrating in the axial direction are formed side by side in the circumferential direction in a portion on the inner circumferential side from the position where the permanent magnet is inserted and fixed.
In the rotor of a permanent magnet reluctance motor,
The through hole is disposed opposite to the permanent magnet;
The cross-sectional shape of the through-hole is a rectangular shape having four straight sides and four corners, and two corners at diagonal positions among the four corners are at the d-axis position,
The distance between the linear side on the permanent magnet side of the side of the through hole and the linear side on the side of the through hole of the side of the permanent magnet increases from the inner peripheral side toward the outer peripheral side. A rotor of a permanent magnet type reluctance motor, wherein the through hole is formed so as to gradually increase.
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