JP5802487B2 - Permanent magnet rotating electric machine - Google Patents

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  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

本発明の実施形態は、永久磁石式回転電機に関する。   Embodiments described herein relate generally to a permanent magnet type rotating electrical machine.

現在、保磁力と磁化方向厚さの積が小となる永久磁石(以降、可変磁力磁石という)と、保磁力と磁化方向厚さの積が可変磁石磁力よりも大となる永久磁石(以降、固定磁力磁石という)を使用した永久磁石式回転電機がある。このような永久磁石式回転電機では、可変磁力磁石の鎖交磁束は、磁化電流による磁界によって、不可逆的に変化する。そのため、可変磁力磁石の鎖交磁束量と固定磁力磁石の鎖交磁束量の和である総鎖交磁束量は、可変磁力磁石の鎖交磁束の量、方向を調整することで、可変である。可変磁力磁石が固定磁力磁石の鎖交磁束と同方向の鎖交磁束を生じるように磁化されることを増磁という。逆に、可変磁力磁石が固定磁力磁石の鎖交磁束と逆方向の鎖交磁束を生じるように磁化されることを減磁という。このような永久磁石式回転電機は、高出力で低速から高速までの広範囲での可変速運転を可能とする。   Currently, a permanent magnet (hereinafter referred to as a variable magnetic magnet) in which the product of the coercive force and the magnetization direction thickness is small, and a permanent magnet (hereinafter referred to as a variable magnet magnetic force) in which the product of the coercive force and the magnetization direction thickness is greater than the variable magnet magnetic force There is a permanent magnet type rotating electric machine using a fixed magnetic force magnet). In such a permanent magnet type rotating electric machine, the flux linkage of the variable magnetic force magnet is irreversibly changed by the magnetic field generated by the magnetizing current. Therefore, the total flux linkage, which is the sum of the flux linkage of the variable magnetic magnet and the flux linkage of the fixed magnetic magnet, is variable by adjusting the amount and direction of the flux linkage of the variable magnet. . Magnetizing the variable magnetic magnet so as to generate an interlinkage magnetic flux in the same direction as the interlinkage magnetic flux of the fixed magnetic magnet is called magnetizing. On the contrary, demagnetization means that the variable magnetic magnet is magnetized so as to generate an interlinkage magnetic flux in a direction opposite to the interlinkage magnetic flux of the fixed magnetic magnet. Such a permanent magnet type rotating electric machine enables variable speed operation in a wide range from high speed to low speed to high speed.

特開2006−280195号公報JP 2006-280195 A 特開2008−48514号公報JP 2008-48514 A 特開2010−124608号公報JP 2010-124608 A

埋込磁石同期モータの設計と制御,武田洋次・他,オーム社Design and control of embedded magnet synchronous motor, Yoji Takeda et al., Ohm

このような永久磁石式回転電機では、磁極1極分における回転子と固定子のギャップ磁束密度分布を見たとき、磁束密度分布の波形は、略正弦波形状となっているのが好ましい。その理由は、磁束密度分布の高調波成分が増加すると、回転子鉄心および固定子鉄心の鉄損が増加し、永久磁石式回転電機の出力効率が低下するためである。   In such a permanent magnet type rotating electrical machine, it is preferable that the waveform of the magnetic flux density distribution has a substantially sinusoidal shape when the gap magnetic flux density distribution between the rotor and the stator in one magnetic pole is viewed. The reason is that when the harmonic component of the magnetic flux density distribution increases, the iron loss of the rotor core and the stator core increases, and the output efficiency of the permanent magnet type rotating electrical machine decreases.

しかしながら、磁極中央に可変磁力磁石が配置されている場合、磁極中央近傍の磁束密度は、可変磁力磁石が増磁または減磁することに応じて増減する。磁極中央近傍の磁束密度が減少すると、磁束密度分布の波形は、略正弦波形状から略矩形波形状となる。つまり、磁束密度分布の高調波成分は増加することになる。その結果、固定子鉄心、回転子鉄心で発生する鉄損が増加する。   However, when the variable magnetic force magnet is arranged in the center of the magnetic pole, the magnetic flux density in the vicinity of the magnetic pole center increases or decreases as the variable magnetic force magnet increases or decreases. When the magnetic flux density near the center of the magnetic pole decreases, the waveform of the magnetic flux density distribution changes from a substantially sine wave shape to a substantially rectangular wave shape. That is, the harmonic component of the magnetic flux density distribution increases. As a result, the iron loss generated in the stator core and the rotor core increases.

本発明の課題は、可変磁力磁石の増減磁時における回転子と固定子のギャップ磁束密度分布を略正弦波状に増減できる永久磁石式回転電機を提供することである。   An object of the present invention is to provide a permanent magnet type rotating electrical machine that can increase and decrease the gap magnetic flux density distribution between a rotor and a stator when a variable magnetic force magnet is increased or decreased.

実施形態によれば、永久磁石式回転電機は、固定子と回転子を有する。前記固定子は、電機子巻線を有する。前記回転子は、回転子鉄心と、第1の永久磁石と、第2の永久磁石とを有する。前記第1の永久磁石は、前記回転子鉄心に埋め込まれている。前記第2の永久磁石は、前記電機子巻線を通電して形成される磁界で磁化状態が変化することで磁束量が不可逆的に変化し、前記第1の永久磁石の両側に配置されている。前記回転子鉄心は、前記第2の永久磁石の磁束が短絡する磁路を有し、前記磁路の磁束密度が前記回転子鉄心において飽和しない幅の外周ブリッジを前記第2の永久磁石近傍に有する。   According to the embodiment, the permanent magnet type rotating electrical machine has a stator and a rotor. The stator has armature windings. The rotor has a rotor core, a first permanent magnet, and a second permanent magnet. The first permanent magnet is embedded in the rotor core. The second permanent magnet is disposed on both sides of the first permanent magnet, the amount of magnetic flux irreversibly changes due to a change in magnetization state due to a magnetic field formed by energizing the armature winding. Yes. The rotor core has a magnetic path in which the magnetic flux of the second permanent magnet is short-circuited, and an outer peripheral bridge having a width at which the magnetic flux density of the magnetic path is not saturated in the rotor core is located in the vicinity of the second permanent magnet. Have.

第1の実施形態に係る永久磁石式回転電機における磁極1極分の展開断面図。FIG. 3 is a developed cross-sectional view of one magnetic pole in the permanent magnet type rotating electrical machine according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る永久磁石式回転電機における可変磁力磁石の増磁時の磁束の流れを示す図。The figure which shows the flow of the magnetic flux at the time of magnetizing of the variable magnetic force magnet in the permanent magnet type rotary electric machine which concerns on 1st Embodiment. 第1に係る実施形態の永久磁石式回転電機における可変磁力磁石の減磁時の磁束の流れを示す図。The figure which shows the flow of the magnetic flux at the time of demagnetization of the variable magnetic force magnet in the permanent-magnet-type rotary electric machine of 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る永久磁石式回転電機における磁極1極分の展開断面図。The expanded sectional view for 1 pole of the magnetic pole in the permanent magnet type rotary electric machine which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る永久磁石式回転電機における磁極1極分の展開断面図。The expanded sectional view for 1 pole of the magnetic pole in the permanent magnet type rotary electric machine which concerns on 3rd Embodiment.

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る永久磁石式回転電機1の磁極1極分の展開断面図である。磁極2の中心軸方向がq軸、磁極間の中心軸方向がd軸である。永久磁石式回転電機1は、固定子10及び回転子20を有する。固定子10は、円筒状であり、エアギャップを介して回転子20の外周に配置されている。回転子20は、円柱状であり、固定子10と同軸上に配置されている。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a developed cross-sectional view of one pole of a permanent magnet type rotating electrical machine 1 according to the first embodiment. The central axis direction of the magnetic pole 2 is the q axis, and the central axis direction between the magnetic poles is the d axis. The permanent magnet type rotating electrical machine 1 includes a stator 10 and a rotor 20. The stator 10 has a cylindrical shape and is arranged on the outer periphery of the rotor 20 through an air gap. The rotor 20 has a cylindrical shape and is arranged coaxially with the stator 10.

固定子10は、固定子鉄心101及び電機子巻線102を有する。固定子鉄心101は、電機子巻線102が周方向に複数埋め込まれている。電機子巻線102は、三相交流を用いる場合、周方向にU相−V相−W相の順に巻かれている。回転子20は、回転子鉄心201、固定磁力磁石202、可変磁石磁力203、204、短絡コイル205a、205bを有する。回転子鉄心201は、珪素鋼板を積層して構成されている。回転子鉄心201は、挿入孔2011、2012、2013を軸方向に有する。挿入孔2011は、磁極2の中央に設けられている。挿入孔2012、2013は、挿入孔2011の両側に設けられている。   The stator 10 has a stator core 101 and an armature winding 102. In the stator core 101, a plurality of armature windings 102 are embedded in the circumferential direction. When the three-phase alternating current is used, the armature winding 102 is wound in the order of U phase-V phase-W phase in the circumferential direction. The rotor 20 includes a rotor core 201, a fixed magnetic magnet 202, variable magnet magnetic forces 203 and 204, and short-circuit coils 205a and 205b. The rotor core 201 is configured by laminating silicon steel plates. The rotor core 201 has insertion holes 2011, 2012, and 2013 in the axial direction. The insertion hole 2011 is provided at the center of the magnetic pole 2. The insertion holes 2012 and 2013 are provided on both sides of the insertion hole 2011.

固定磁力磁石202は、磁化方向がq軸方向となるように挿入孔2011に埋め込まれている。可変磁力磁石203は、磁化方向がd軸方向となるように挿入孔2012に埋め込まれている。可変磁力磁石204は、磁化方向がd軸方向となるように挿入孔2013に埋め込まれている。可変磁力磁石203、204は、電機子巻線102に通電する極短時間となるパルス的な磁化電流によって形成される磁界が作用し、磁化方向が不可逆的に変化する。上記のように回転子鉄心201に埋め込まれた固定磁力磁石202、可変磁力磁石203、204は、磁気回路上で並列回路を構成し、磁極2を形成する。なお、図1は、磁極2のみについて示しているが、回転子鉄心201には、複数の磁極が周方向に形成されている。他の磁極は、磁極2と同様に形成されているため、説明を省略する。   The fixed magnetic magnet 202 is embedded in the insertion hole 2011 so that the magnetization direction is the q-axis direction. The variable magnetic force magnet 203 is embedded in the insertion hole 2012 so that the magnetization direction is the d-axis direction. The variable magnetic force magnet 204 is embedded in the insertion hole 2013 so that the magnetization direction is the d-axis direction. The variable magnetic magnets 203 and 204 are subjected to a magnetic field formed by a pulsed magnetizing current that is passed through the armature winding 102 for an extremely short time, and the magnetization direction changes irreversibly. The fixed magnetic magnet 202 and the variable magnetic magnets 203 and 204 embedded in the rotor core 201 as described above constitute a parallel circuit on the magnetic circuit and form the magnetic pole 2. Although FIG. 1 shows only the magnetic pole 2, the rotor core 201 has a plurality of magnetic poles formed in the circumferential direction. Since the other magnetic poles are formed in the same manner as the magnetic pole 2, the description thereof is omitted.

さらに、回転子鉄心201は、挿入孔2012と回転子鉄心201の外周の間、挿入孔2013と回転子鉄心201の外周の間それぞれに外周ブリッジ2014、2015を有する。外周ブリッジ2014は、磁極2端部(d軸)近傍に設けられ、固定磁力磁石202、可変磁力磁石203の磁束が短絡する磁路である。同様に、外周ブリッジ2015は、磁極2端部近傍に設けられ、固定磁力磁石202、可変磁力磁石204の磁束が短絡する磁路である。外周ブリッジ2014、2015の作用については、後述する。   Further, the rotor core 201 has outer bridges 2014 and 2015 between the insertion hole 2012 and the outer periphery of the rotor core 201 and between the insertion hole 2013 and the outer periphery of the rotor core 201, respectively. The outer peripheral bridge 2014 is a magnetic path that is provided in the vicinity of the end of the magnetic pole 2 (d-axis) and the magnetic fluxes of the fixed magnetic magnet 202 and the variable magnetic magnet 203 are short-circuited. Similarly, the outer peripheral bridge 2015 is provided in the vicinity of the end of the magnetic pole 2 and is a magnetic path in which the magnetic fluxes of the fixed magnetic magnet 202 and the variable magnetic magnet 204 are short-circuited. The operation of the outer peripheral bridges 2014 and 2015 will be described later.

短絡コイル205a、205bは、挿入孔2011における固定磁力磁石202の左右の空隙を利用して回転子鉄心201の軸方向に配置されている。短絡コイル205a、205bは、互いに接続され、固定磁力磁石202を取り囲むように回転子鉄心201に巻かれている。短絡コイル205a、205bは、導電性の部材である。なお、短絡コイル205a、205bの代わりに、渦電流が流れる導電板を用いてもよい。   The short-circuit coils 205 a and 205 b are arranged in the axial direction of the rotor core 201 using the left and right gaps of the fixed magnetic magnet 202 in the insertion hole 2011. The short-circuit coils 205 a and 205 b are connected to each other and are wound around the rotor core 201 so as to surround the fixed magnetic magnet 202. The short-circuit coils 205a and 205b are conductive members. In place of the short-circuit coils 205a and 205b, a conductive plate through which eddy current flows may be used.

短絡コイル205a、205bの作用について説明する。短絡コイル205a、205bは、電機子巻線102に通電する磁化電流で発生する磁界によって短絡電流が発生する。短絡コイル205a、205bは、短絡電流により磁界を発生する。固定磁力磁石202内では、短絡コイル205a、205bで発生する磁束の方向は、電機子巻線102で発生する磁束の方向と逆方向である。そのため、固定磁力磁石202内では、電機子巻線102で発生する磁束は、短絡コイル205a、205bで発生する磁束によって打ち消される。したがって、固定磁力磁石202の磁束の増減はほとんど生じない。可変磁力磁石203、204内では、短絡コイル205a、205bで発生する磁束の方向は、電機子巻線102で発生する磁束の方向と同方向である。そのため、可変磁力磁石203、204内では、電機子巻線102で発生する磁束は、短絡コイル205a、205bで発生する磁束によって強められる。したがって、可変磁力磁石203、204は、少ない磁化電流で磁化する。   The operation of the short-circuit coils 205a and 205b will be described. The short-circuiting coils 205a and 205b generate a short-circuit current due to a magnetic field generated by the magnetizing current that flows through the armature winding 102. The short-circuit coils 205a and 205b generate a magnetic field by a short-circuit current. In the fixed magnetic magnet 202, the direction of the magnetic flux generated in the short-circuit coils 205a and 205b is opposite to the direction of the magnetic flux generated in the armature winding 102. Therefore, in the fixed magnetic force magnet 202, the magnetic flux generated in the armature winding 102 is canceled by the magnetic flux generated in the short-circuit coils 205a and 205b. Therefore, the magnetic flux of the fixed magnetic magnet 202 hardly increases or decreases. In the variable magnetic magnets 203 and 204, the direction of the magnetic flux generated by the short-circuit coils 205 a and 205 b is the same as the direction of the magnetic flux generated by the armature winding 102. Therefore, in the variable magnetic force magnets 203 and 204, the magnetic flux generated in the armature winding 102 is strengthened by the magnetic flux generated in the short-circuit coils 205a and 205b. Therefore, the variable magnetic force magnets 203 and 204 are magnetized with a small magnetization current.

つまり、短絡コイル205a、205bは、電機子巻線102で発生する磁界を可変磁力磁石203、204に集中させるように作用する。なお、第1の実施形態では、回転子20には、短絡コイル205a、205bが設けられている例について説明するが、回転子20には、短絡コイル205a、205bが設けられていなくてもよい。   That is, the short-circuit coils 205a and 205b act so as to concentrate the magnetic field generated in the armature winding 102 on the variable magnetic force magnets 203 and 204. In the first embodiment, an example in which the rotor 20 is provided with the short-circuit coils 205a and 205b will be described. However, the rotor 20 may not be provided with the short-circuit coils 205a and 205b. .

上記構成によれば、永久磁石式回転電機1は、可変磁力磁石203、204が電機子巻線102に通電する磁化電流による磁界で着磁することで、固定磁力磁石202の鎖交磁束量と可変磁力磁石203、204の鎖交磁束量の和である総鎖交磁束量を広範囲に調整できる。   According to the above configuration, the permanent magnet type rotating electrical machine 1 is magnetized by the magnetic field generated by the magnetizing current that is supplied to the armature winding 102 by the variable magnetic force magnets 203 and 204, so that the interlinkage magnetic flux amount of the fixed magnetic force magnet 202 is increased. The total amount of flux linkage that is the sum of the flux linkages of the variable magnetic magnets 203 and 204 can be adjusted over a wide range.

低速域では、可変磁力磁石203、204は、鎖交磁束が固定磁力磁石202の鎖交磁束と同方向になるように増磁する。特に低速域の初期動作時は、可変磁力磁石203、204は、鎖交磁束が最大量となるように増磁するため、総鎖交磁束量は最大になる。そのため、永久磁石式回転電機1のトルク及び出力は、最大になる。   In the low speed region, the variable magnetic magnets 203 and 204 are magnetized so that the interlinkage magnetic flux is in the same direction as the interlinkage magnetic flux of the fixed magnetic magnet 202. In particular, during the initial operation in the low speed region, the variable magnetic force magnets 203 and 204 are magnetized so that the linkage flux becomes the maximum amount, and thus the total linkage flux amount is maximized. Therefore, the torque and output of the permanent magnet type rotating electrical machine 1 are maximized.

中・高速域では、可変磁力磁石203、204は、鎖交磁束が低速域における量よりも小さい量となるように増磁、または、鎖交磁束が固定磁力磁石202の鎖交磁束と逆方向になるように減磁するため、総鎖交磁束量は、低速域における量よりも減少する。そのため、永久磁石式回転電機1の回転電機の回転速度は、速くなる。   In the middle / high speed range, the variable magnetic magnets 203 and 204 are magnetized so that the flux linkage is smaller than that in the low speed zone, or the flux linkage is opposite to the flux linkage of the fixed magnetic magnet 202. Therefore, the total flux linkage is reduced more than the amount in the low speed region. Therefore, the rotation speed of the rotating electric machine of the permanent magnet type rotating electric machine 1 is increased.

次に、外周ブリッジ2014、2015の作用について説明する。図2は、可変磁力磁石203、204の増磁時における回転子20及び固定子10のギャップにおける磁束の流れを示す断面図である。図3は、可変磁力磁石203、204の減磁時における回転子20及び固定子10のギャップにおける磁束の流れを示す断面図である。外周ブリッジ2014は、磁束密度が飽和しない程度の幅を有する。外周ブリッジ2015についても同様である。固定磁力磁石202の磁束は、外周ブリッジ2014近傍では、回転子鉄心201の外周側から固定子鉄心101へ流れるよりも、外周ブリッジ2014を流れて固定磁力磁石202に戻りやすい。可変磁力磁石203の磁束も、外周ブリッジ2014近傍では、回転子鉄心201の外周側から固定子鉄心101へ流れるよりも、外周ブリッジ2015を流れて可変磁力磁石203に戻りやすい。同様に、固定磁力磁石202の磁束は、外周ブリッジ2015近傍では、回転子鉄心201の外周側から固定子鉄心101へ流れるよりも、外周ブリッジ2015を流れて固定磁力磁石202に戻りやすい。可変磁力磁石204の磁束も、外周ブリッジ2015近傍では、回転子鉄心201の外周側から固定子鉄心101へ流れるよりも、外周ブリッジ2015を流れて可変磁力磁石204に戻りやすい。つまり、固定磁力磁石202、可変磁力磁石203、204の磁束が回転子鉄心201に閉じ込められるため、磁極2の両端における鎖交磁束は低減する。そのため、磁極1極分における回転子20と固定子10のギャップ磁束密度分布を見たときに、可変磁力磁石203、204の増磁、減磁時におけるギャップ磁束密度分布の波形は、いずれの時も磁極中央をピークとする略正弦波形状に近づく。なお、ギャップ磁束密度分布高調波成分を含むと、その高調波成分により鉄損増加する。そのため、ギャップ磁束密度分布の波形を略正弦波形状に近づけることは、減磁時よりも磁束密度が大きい増磁時の方がより効果的である。   Next, the operation of the outer peripheral bridges 2014 and 2015 will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the flow of magnetic flux in the gap between the rotor 20 and the stator 10 when the variable magnetic force magnets 203 and 204 are magnetized. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the flow of magnetic flux in the gap between the rotor 20 and the stator 10 when the variable magnetic force magnets 203 and 204 are demagnetized. The outer bridge 2014 has a width that does not saturate the magnetic flux density. The same applies to the outer bridge 2015. The magnetic flux of the fixed magnetic magnet 202 flows through the outer peripheral bridge 2014 and returns more easily to the fixed magnetic magnet 202 near the outer peripheral bridge 2014 than from the outer peripheral side of the rotor core 201 to the stator core 101. The magnetic flux of the variable magnetic force magnet 203 also flows through the outer peripheral bridge 2015 and returns to the variable magnetic force magnet 203 near the outer peripheral bridge 2014 rather than flowing from the outer peripheral side of the rotor core 201 to the stator core 101. Similarly, the magnetic flux of the fixed magnetic force magnet 202 flows through the outer peripheral bridge 2015 and returns to the fixed magnetic force magnet 202 in the vicinity of the outer peripheral bridge 2015 rather than flowing from the outer peripheral side of the rotor core 201 to the stator core 101. The magnetic flux of the variable magnetic force magnet 204 also flows through the outer peripheral bridge 2015 and returns to the variable magnetic force magnet 204 near the outer peripheral bridge 2015 rather than flowing from the outer peripheral side of the rotor core 201 to the stator core 101. That is, since the magnetic fluxes of the fixed magnetic magnet 202 and the variable magnetic magnets 203 and 204 are confined in the rotor core 201, the interlinkage magnetic flux at both ends of the magnetic pole 2 is reduced. Therefore, when looking at the gap magnetic flux density distribution between the rotor 20 and the stator 10 for one magnetic pole, the waveform of the gap magnetic flux density distribution at the time of magnetizing and demagnetizing the variable magnetic force magnets 203 and 204 is Also approaches a substantially sinusoidal shape with the peak at the center of the magnetic pole. If a gap magnetic flux density distribution harmonic component is included, the iron loss increases due to the harmonic component. Therefore, bringing the gap magnetic flux density distribution waveform closer to a substantially sinusoidal shape is more effective at the time of increasing the magnetic flux than at the time of demagnetizing.

第1の実施形態によれば、可変磁力磁石203、204の増磁、減磁時におけるギャップ磁束密度分布を略正弦波状に増減できるため、磁束密度高調波により永久磁石式回転電機1内部で発生する鉄損を低減することができ、高信頼性で、且つ高効率の永久磁石式回転電機1を提供できる。   According to the first embodiment, since the gap magnetic flux density distribution at the time of magnetizing and demagnetizing the variable magnetic force magnets 203 and 204 can be increased or decreased in a substantially sinusoidal shape, it is generated inside the permanent magnet type rotating electrical machine 1 by the magnetic flux density harmonics. Therefore, it is possible to provide the permanent magnet type rotating electrical machine 1 that can reduce the iron loss and that is highly reliable and highly efficient.

(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態における永久磁石式回転電機1の磁極の1極分の展開断面図である。なお、第1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。挿入孔2012には、可変磁力磁石206と固定磁力磁石207が、磁化方向が同じになるように積層(直列)配置されている。挿入孔2013には、可変磁力磁石208と固定磁力磁石209が、磁化方向が同じになるように積層(直列)配置されている。なお、可変磁力磁石206は、固定磁力磁石207よりも磁化方向における回転子鉄心201の外周側に配置されているが、固定磁力磁石207と逆に配置されていてもよい。また、可変磁力磁石206と固定磁力磁石207は、磁化直角方向に並べて配置されていてもよい。可変磁力磁石208と固定磁力磁石209の配置についても同様である。なお、図4は、磁極2のみについて示しているが、回転子鉄心201には、複数の磁極が周方向に形成されている。他の磁極は、磁極2と同様に形成されているため、説明を省略する。第2の実施形態に係る永久磁石式回転電機1は、第1の実施形態と同様の効果を奏する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a developed cross-sectional view of one magnetic pole of the permanent magnet type rotating electrical machine 1 according to the second embodiment. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the insertion hole 2012, a variable magnetic magnet 206 and a fixed magnetic magnet 207 are stacked (in series) so as to have the same magnetization direction. In the insertion hole 2013, a variable magnetic magnet 208 and a fixed magnetic magnet 209 are laminated (in series) so that the magnetization directions are the same. The variable magnetic force magnet 206 is disposed on the outer peripheral side of the rotor core 201 in the magnetization direction with respect to the fixed magnetic force magnet 207, but may be disposed opposite to the fixed magnetic force magnet 207. The variable magnetic magnet 206 and the fixed magnetic magnet 207 may be arranged side by side in the direction perpendicular to the magnetization. The same applies to the arrangement of the variable magnetic magnet 208 and the fixed magnetic magnet 209. FIG. 4 shows only the magnetic pole 2, but the rotor core 201 has a plurality of magnetic poles formed in the circumferential direction. Since the other magnetic poles are formed in the same manner as the magnetic pole 2, the description thereof is omitted. The permanent magnet type rotating electrical machine 1 according to the second embodiment has the same effects as those of the first embodiment.

(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態における永久磁石式回転電機1の磁極の1極分の展開断面図である。なお、第1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。回転子鉄心201は、軸方向に挿入孔2016、2017を有する。挿入孔2016、2017は、磁極2を中心とした両側に、回転子鉄心201の磁極2の中央から外周側に向かってV字状に回転子鉄心201に設けられている。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a developed cross-sectional view of one pole of the magnetic pole of the permanent magnet type rotating electrical machine 1 in the third embodiment. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The rotor core 201 has insertion holes 2016 and 2017 in the axial direction. The insertion holes 2016 and 2017 are provided in the rotor core 201 in a V shape from the center of the magnetic pole 2 of the rotor core 201 toward the outer peripheral side on both sides centered on the magnetic pole 2.

挿入孔2016では、固定磁力磁石210が磁極2の中央側に配置されている。さらに、挿入孔2016では、可変磁力磁石211と固定磁力磁石212は、磁化方向が同じになるように、固定子鉄心201の外周側に積層配置されている。なお、可変磁力磁石211は、固定磁力磁石212よりも磁化方向における回転子鉄心201の外周側に配置されているが、固定子磁力磁石212と逆に配置されていてもよい。また、可変磁力磁石211と固定磁力磁石212は、磁化直角方向に並べて配置されていてもよい。また、固定磁力磁石212の代わりに可変磁力磁石が配置されていてもよい。   In the insertion hole 2016, the fixed magnetic magnet 210 is disposed on the center side of the magnetic pole 2. Furthermore, in the insertion hole 2016, the variable magnetic magnet 211 and the fixed magnetic magnet 212 are laminated on the outer peripheral side of the stator core 201 so that the magnetization directions are the same. The variable magnetic magnet 211 is arranged on the outer peripheral side of the rotor core 201 in the magnetization direction with respect to the fixed magnetic magnet 212, but may be arranged opposite to the stator magnetic magnet 212. The variable magnetic magnet 211 and the fixed magnetic magnet 212 may be arranged side by side in the direction perpendicular to the magnetization. Further, a variable magnetic force magnet may be disposed instead of the fixed magnetic force magnet 212.

同様に、挿入孔2017では、固定磁力磁石213が磁極2の中央側に配置されている。挿入孔2017では、可変磁力磁石214と固定磁力磁石215が、磁化方向が同じになるように、固定子鉄心201の外周側に積層配置されている。   Similarly, in the insertion hole 2017, the fixed magnetic force magnet 213 is disposed on the center side of the magnetic pole 2. In the insertion hole 2017, the variable magnetic magnet 214 and the fixed magnetic magnet 215 are laminated on the outer peripheral side of the stator core 201 so that the magnetization directions are the same.

なお、可変磁力磁石214は、固定磁力磁石215よりも磁化方向における回転子鉄心201の外周側に配置されているが、固定子磁力磁石215と逆に配置されていてもよい。また、可変磁力磁石214と固定磁力磁石215は、磁化直角方向に並べて配置されていてもよい。また、固定磁力磁石214の代わりに可変磁力磁石が配置されていてもよい。   The variable magnetic force magnet 214 is disposed on the outer peripheral side of the rotor core 201 in the magnetization direction with respect to the fixed magnetic force magnet 215, but may be disposed opposite to the stator magnetic force magnet 215. The variable magnetic magnet 214 and the fixed magnetic magnet 215 may be arranged side by side in the direction perpendicular to the magnetization. In addition, a variable magnetic force magnet may be arranged instead of the fixed magnetic force magnet 214.

挿入孔2016では、短絡コイル216aは、固定磁力磁石210と可変磁力磁石211の間であって、回転子鉄心201の軸方向に配置されている。挿入孔2017では、短絡コイル216bは、固定磁力磁石213と可変磁力磁石214の間であって回転子鉄心201の軸方向に配置されている。短絡コイル216aと短絡コイル216bは、互いに接続されている。短絡コイル216a、コイル216bは、短絡コイル205a、205bと同様に作用するため、説明を省略する。   In the insertion hole 2016, the short-circuit coil 216 a is disposed between the fixed magnetic magnet 210 and the variable magnetic magnet 211 and in the axial direction of the rotor core 201. In the insertion hole 2017, the short-circuit coil 216 b is disposed between the fixed magnetic magnet 213 and the variable magnetic magnet 214 and in the axial direction of the rotor core 201. The short-circuit coil 216a and the short-circuit coil 216b are connected to each other. The short-circuit coils 216a and 216b operate in the same manner as the short-circuit coils 205a and 205b, and thus the description thereof is omitted.

なお、図5は、磁極2のみについて示しているが、回転子鉄心201には、複数の磁極が周方向に形成されている。他の磁極は、磁極2と同様に形成されているため、説明を省略する。第3の実施形態に係る永久磁石式回転電機1は、第1の実施形態と同様の効果を奏する。   Although FIG. 5 shows only the magnetic pole 2, the rotor core 201 has a plurality of magnetic poles formed in the circumferential direction. Since the other magnetic poles are formed in the same manner as the magnetic pole 2, the description thereof is omitted. The permanent magnet type rotating electrical machine 1 according to the third embodiment has the same effects as those of the first embodiment.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…永久磁石式回転電機、2…磁極、10…固定子、20…回転子、101…固定子鉄心、102…電機子巻線、201…回転子鉄心、202…固定磁力磁石、203…可変磁力磁石、204…可変磁力磁石、205a…短絡コイル、205b…短絡コイル、206…可変磁力磁石、207…固定磁力磁石、208…可変磁力磁石、209…固定磁力磁石、210…固定磁力磁石、211…可変磁力磁石、212…固定磁力磁石、213…固定磁力磁石、214…可変磁力磁石、215…固定磁力磁石、216a…短絡コイル、216b…短絡コイル、2011…挿入孔、2012…挿入孔、2013…挿入孔、2014…外周ブリッジ、2015…外周ブリッジ、2016…挿入孔、2017…挿入孔。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Permanent magnet type rotary electric machine, 2 ... Magnetic pole, 10 ... Stator, 20 ... Rotor, 101 ... Stator iron core, 102 ... Armature winding, 201 ... Rotor iron core, 202 ... Fixed magnetic magnet, 203 ... Variable Magnetic magnet 204, Variable magnetic magnet 205a Short circuit coil 205b Short coil 206 Variable magnetic magnet 207 Fixed magnetic magnet 208 Variable magnetic magnet 209 Fixed magnetic magnet 210 Fixed magnetic magnet 211 ... variable magnetic magnet, 212 ... fixed magnetic magnet, 213 ... fixed magnetic magnet, 214 ... variable magnetic magnet, 215 ... fixed magnetic magnet, 216a ... short circuit coil, 216b ... short circuit coil, 2011 ... insertion hole, 2012 ... insertion hole, 2013 ... insertion hole, 2014 ... outer periphery bridge, 2015 ... outer periphery bridge, 2016 ... insertion hole, 2017 ... insertion hole.

Claims (4)

電機子巻線を有する固定子と、
回転子鉄心と、前記回転子鉄心に埋め込まれた第1の永久磁石と、前記電機子巻線を通電して形成される磁界で磁化状態が変化することで磁束量が不可逆的に変化し、前記第1の永久磁石の両側に配置された第2の永久磁石とを有する回転子とを有する永久磁石式回転電機において、
前記回転子鉄心は、前記第2の永久磁石の磁束が外周ブリッジを通じて短絡する磁路を有し、前記磁路の磁束密度が前記回転子鉄心において飽和しない幅の前記外周ブリッジを前記第2の永久磁石近傍に有し、前記第2の永久磁石の磁化状態を変化させることで前記固定子と前記回転子のギャップにおける磁束密度分布を略正弦波状に近づけ、前記第2の永久磁石の磁束量が不可逆的に変化しても略正弦波状を維持したまま前記磁束密度分布の振幅を増減する
永久磁石式回転電機。
A stator having armature windings;
The amount of magnetic flux changes irreversibly by changing the magnetization state by a magnetic field formed by energizing the rotor core, the first permanent magnet embedded in the rotor core, and the armature winding, the permanent magnet rotating electrical machine to have a rotor and a second permanent magnet disposed on opposite sides of said first permanent magnet,
The rotor core has a magnetic flux of the second permanent magnets has a magnetic path short-circuiting through the outer peripheral bridge width outer peripheral bridge the second of the magnetic flux density of the magnetic path is not saturated in the rotor core possess near permanent magnet, close the magnetic flux density distribution in the gap of the said rotor and the stator by changing the magnetization state of the second permanent magnet in a substantially sinusoidal magnetic flux amount of the second permanent magnet Even if irreversibly changes, the amplitude of the magnetic flux density distribution is increased or decreased while maintaining a substantially sinusoidal shape ,
Permanent magnet type rotating electric machine.
前記第1の永久磁石は、前記第2の永久磁石よりも保磁力と磁化方向厚さの積が大きい請求項1記載の永久磁石式回転電機。   The permanent magnet rotating electrical machine according to claim 1, wherein the first permanent magnet has a product of a coercive force and a magnetization direction thickness larger than that of the second permanent magnet. 前記第1の永久磁石は、磁極中央近傍に配置されている請求項2記載の永久磁石式回転電機。   The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 2, wherein the first permanent magnet is disposed in the vicinity of the center of the magnetic pole. 前記回転子は、前記第2の永久磁石近傍に配置され、前記電機子巻線を通電して形成される磁界によって発生する電流によって、前記電機子巻線を通電して形成される磁界と反対方向の磁界を発生させる導電性部材を有する請求項3記載の永久磁石式回転電機。   The rotor is disposed in the vicinity of the second permanent magnet, and is opposite to a magnetic field formed by energizing the armature winding by a current generated by a magnetic field formed by energizing the armature winding. The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 3, further comprising a conductive member that generates a magnetic field in a direction.
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