JP5830598B2 - 永久磁石モータ - Google Patents
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Description
(1)最大トルクを確保するためには1極に占める永久磁石の表面積を大きくして永久磁石によるトルクを最大にする、
(2)リラクタンストルクを十分活用できる構造にする、
(3)永久磁石の保持力が1/3と低いので固定子巻線に電流を流したときに減磁しないように永久磁石の厚さを確保する、
(4)リラクタンストルクの利用は原理的には鉄心を通る高調波磁束が多くなるのでトルクリプルの増加が考えられる。特に最大電流通電、最大トルク時のトルクリプルを低減すること、などがある。
τ=p[keiq+(Ld−Lq)idiq] (式1)
ここで、p:極対数、ke:発電定数、Ld:d軸インダクタンス、Lq:q軸インダクタンス、id:d軸電流、iq:q軸電流
上式で、第1項は永久磁石によるトルク成分で、第2項がリラクタンストルク成分を示す。ここで第1項の永久磁石によるトルクは、発電定数keに比例する。この発電定数keは、永久磁石の残留磁束密度Brと永久磁石の面積Amとにほぼ比例する。
一方、リラクタンストルクに関しては(Ld−Lq)に比例する。
Ldはd軸に一定電流を流した場合の磁束量Φdに比例し、Lqはq軸に一定電流を流した場合の磁束量Φqに比例する。
4個の永久磁石を中心となる突極と突極の間に配置し、さらに中心突極の幅を固定子のスロットの幅に比較して大きくすることで、リラクタンストルクと永久磁石トルクとを活用した構成を示している。しかし、フェライト磁石の低い残留磁束密度の欠点を補うための構造、つまり、永久磁石の表面積を十分に拡大させ、これによって従来のネオジム磁石モータの発生トルクに少しでも近づける永久磁石モータ構成については開示されていない。
分布巻でM相の固定子巻線およびこの固定子巻線を収納するNs個のスロットを持つ積層の固定子鉄心とからなる固定子とを備え、かつ、前記、Ns/M/Pの比が分数となる構成の永久磁石モータにおいて、
前記中心突極の幅をτcp、固定子鉄心のスロットピッチをτsとしたとき、中心突極の幅τcpをスロットピッチτsより小としたことを特徴とする。
0.1<τcp /τs<1.0
としたことを特徴とする。
0.35<τcp /τs<0.7
としたことを特徴とする。
2.1<τap/τs<3.35
としたことを特徴とする。
2.57<τap/τs<2.84
としたことを特徴とする。
0.35<τcp/τs<0.7とすることにより、最大電流通電時の永久磁石とリラクタンストルクの和を最大とし、かつトルクリプルを低減することができる。
(実施例)
図1に本発明の一実施例に基づく永久磁石モータの要部断面図を示す。
図2に本発明の一実施例に基づく永久磁石モータの全体構成図を示す。
図3に本発明の一実施例に基づく永久磁石モータの軸方向断面図を示す。
図6に、永久磁石モータの中心突極幅τcpとスロットピッチτsとの比に対する、トルクリプルtppとトルクtavを示す。
図7に、永久磁石モータの突極幅τapとスロットピッチτsとの比に対する、トルクリプルtppとトルクtavを示す。
図8に、永久磁石モータの中心突極幅τcpとスロットピッチτsの比τcp/τsに対する、コギングトルクtcogを示す。図8で縦軸のひとつのトルクtavは、解析内で最大であった値を割って無次元化して示している。縦軸のもうひとつのトルクリプルtppは、トルクリプルの最大と最小との差をトルクの平均値で除して%で表示したものである。コギングトルクtcogも最大に対する比率で示した。
0.1<τcp/τs<1.0に選択することによって大トルクと低トルクリプルとが同時に達成できることを見出した。
Claims (5)
- 積層珪素鋼板の中にフェライト永久磁石を収納したP極の埋込型の永久磁石回転子であって、1極に対して、3個からなるU字状の永久磁石と、U字状永久磁石の外周部に配置された周方向に長い1個の外周部永久磁石とを配置し、これによって永久磁石トルクを発生するとともに、1極に対して、前記U字状永久磁石と外周部永久磁石との間に形成される2個の突極と、隣り合う極のU字状永久磁石間に形成される1個の中心突極とによってリラクタンストルクとを発生する構成の永久磁石回転子と、
分布巻でM相の固定子巻線およびこの固定子巻線を収納するNs個のスロットを持つ積層の固定子鉄心とからなる固定子とを備え、かつ、前記、Ns/M/Pの比が分数となる構成の永久磁石モータにおいて、
前記中心突極の幅をτcp、固定子鉄心のスロットピッチをτsとしたとき、中心突極の幅τcpをスロットピッチτsより小とし、かつ、前記U字状永久磁石と外周部永久磁石との間に形成された2個の突極の幅をτbpとしたとき、τbpの幅をスロットピッチτsより小としたことを特徴とする永久磁石モータ。 - 請求項1に記載の永久磁石モータにおいて、
前記中心突極の幅τcpと、スロットピッチτsに対して0.1<τcp/τs<1.0としたことを特徴とする永久磁石モータ。 - 請求項1に記載の永久磁石モータにおいて、
前記中心突極の幅τcpと、スロットピッチτsに対して0.35<τcp/τs<0.7としたことを特徴とする永久磁石モータ。 - 請求項1に記載の永久磁石モータにおいて、
1極に対して、前記U字状永久磁石と外周部永久磁石との間に構成された突極の幅τbpと前記中心突極の幅τcpとを含めた合計幅τapと、スロットピッチτsに対して2.1<τap/τs<3.35としたことを特徴とする永久磁石モータ。 - 請求項1に記載の永久磁石モータにおいて、
1極に対して、前記U字状永久磁石と外周部永久磁石との間に構成された突極の幅τbpと前記中心突極の幅τcpとを含めた合計幅τapと、スロットピッチτsに対して2.57<τap/τs<2.84としたことを特徴とする永久磁石モータ。
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