JP6231285B2 - Permanent magnet synchronous machine and compressor using the same - Google Patents

Permanent magnet synchronous machine and compressor using the same Download PDF

Info

Publication number
JP6231285B2
JP6231285B2 JP2013034280A JP2013034280A JP6231285B2 JP 6231285 B2 JP6231285 B2 JP 6231285B2 JP 2013034280 A JP2013034280 A JP 2013034280A JP 2013034280 A JP2013034280 A JP 2013034280A JP 6231285 B2 JP6231285 B2 JP 6231285B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
permanent magnet
rotor
magnet
torque
center line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013034280A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014166016A (en
Inventor
暁史 高橋
暁史 高橋
恵理 丸山
恵理 丸山
勇介 浅海
勇介 浅海
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.)
Hitachi Appliances Inc
Original Assignee
Hitachi Appliances Inc
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 Hitachi Appliances Inc filed Critical Hitachi Appliances Inc
Priority to JP2013034280A priority Critical patent/JP6231285B2/en
Publication of JP2014166016A publication Critical patent/JP2014166016A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6231285B2 publication Critical patent/JP6231285B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は永久磁石同期機、およびこれを用いた駆動システムに関するものである。   The present invention relates to a permanent magnet synchronous machine and a drive system using the same.

永久磁石同期機では、回転子に永久磁石を埋設するInterior Permanent Magnet(以下、IPM)構造が広く採用されている。IPM構造では、直軸インダクタンスLdと横軸インダクタンスLqの比、いわゆる突極比が大きくなるので、磁石トルクに加えリラクタンストルクの活用が可能であるとされてきた。   In the permanent magnet synchronous machine, an interior permanent magnet (hereinafter, IPM) structure in which a permanent magnet is embedded in a rotor is widely adopted. In the IPM structure, since the ratio of the direct-axis inductance Ld and the horizontal-axis inductance Lq, the so-called salient pole ratio, is increased, it has been said that reluctance torque can be used in addition to magnet torque.

リラクタンストルクを活用する永久磁石同期機の背景技術として、特開2001−119875号公報(特許文献1)に記載された同期機がある。この公報には、ロータ100が、磁気突極型ロータ部102とマグネット型ロータ部101とを軸方向に直列に結合した構造をもち、磁気突極型ロータ部102の磁気突極型界磁極の磁束とマグネット型ロータ部101永久磁石型界磁極の磁束とは、共通の多層電機子コイルと鎖交する。このように構成することにより、磁気突極型界磁極によるリラクタンストルクと永久磁石型界磁極によるマグネットトルクの合成トルクを発生する同期機と比較して、両ロータ部の相対角度を最適に設定することができ、永久磁石量あたりの合成トルクを増大させている。   As a background art of a permanent magnet synchronous machine utilizing reluctance torque, there is a synchronous machine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-119875 (Patent Document 1). In this publication, the rotor 100 has a structure in which a magnetic salient pole type rotor part 102 and a magnet type rotor part 101 are coupled in series in the axial direction, and the magnetic salient pole type magnetic pole of the magnetic salient pole type rotor part 102 is provided. The magnetic flux and the magnetic flux of the magnet-type rotor part 101 permanent magnet type field pole are linked to a common multilayer armature coil. By configuring in this way, the relative angle of both rotor parts is set optimally compared to a synchronous machine that generates a combined torque of reluctance torque by magnetic salient pole type field poles and magnet torque by permanent magnet type field poles. This increases the combined torque per permanent magnet amount.

特開2001−119875号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-11985

特許文献1の同期機では、IPM構造とすることで突極比を大きくして、リラクタンストルクを活用している。しかしながら、用途や出力、およびモ−タ体格によっては、仮にIPM構造としても、すなわち突極比を大きくしてもリラクタンストルクを活用しにくいものがある。これは、リラクタンストルクの大きさが突極比の大小のみに依存するのではなく、磁石トルクとの相対関係にも依存することによる。しかし、従来の設計理論ではこのような観点が見逃されていた。このため、リラクタンストルクが活用できず出力向上や効率向上が図れない一方で、突極比が大きいゆえにインダクタンスが大きくなり、鉄損増加を招いたり、高速化が困難となったりする場合があった。   In the synchronous machine of Patent Document 1, the salient pole ratio is increased by using an IPM structure, and reluctance torque is utilized. However, depending on the application, output, and motor size, there is an IPM structure, that is, it is difficult to utilize the reluctance torque even if the salient pole ratio is increased. This is because the magnitude of the reluctance torque depends not only on the magnitude of the salient pole ratio but also on the relative relationship with the magnet torque. However, this viewpoint has been overlooked in the conventional design theory. For this reason, reluctance torque cannot be used and output and efficiency cannot be improved. On the other hand, because the salient pole ratio is large, inductance increases and iron loss increases or speeding up may be difficult. .

本発明の目的は、永久磁石同期機において、リラクタンストルクの活用が困難な場合においても、トルク向上、効率向上を可能にすることである。   An object of the present invention is to enable torque improvement and efficiency improvement in a permanent magnet synchronous machine even when it is difficult to utilize reluctance torque.

上記目的を達成するために、本発明では、回転子に、径方向内側に凸となる形状の磁極を複数有し、磁極を構成する永久磁石による固定子コイル一相分の鎖交磁束Ψp(WB)と、電流実効値Irms(Arms)を固定子コイルに通電した時の直軸インダクタンスLd(H)および横軸インダクタンスLq(H)とが、(1)式の関係を満足する永久磁石同期機に対して、永久磁石の径方向外周部に非磁性体で構成されるスリットを配置し、横軸インダクタンスLqを低減することにより、固定子鉄心の磁気飽和を緩和する。   In order to achieve the above object, in the present invention, the rotor has a plurality of magnetic poles having a shape projecting radially inward, and the interlinkage magnetic flux Ψp ( WB) and the permanent magnet synchronization in which the direct-axis inductance Ld (H) and the horizontal-axis inductance Lq (H) when the current effective value Irms (Arms) is supplied to the stator coil satisfy the relationship of the expression (1) The magnetic saturation of the stator core is alleviated by disposing a slit made of a non-magnetic material on the outer periphery of the permanent magnet in the radial direction to reduce the horizontal axis inductance Lq.

Figure 0006231285
Figure 0006231285

本発明によればトルクおよび効率が向上する。   According to the present invention, torque and efficiency are improved.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の第1の実施例における永久磁石同期機について、固定子と回転子とを回転軸に垂直な横断面で示す図。The figure which shows a stator and a rotor by the cross section perpendicular | vertical to a rotating shaft about the permanent magnet synchronous machine in 1st Example of this invention. 本発明に係る(1)式の関係を示す図。The figure which shows the relationship of (1) Formula which concerns on this invention. 本発明の第1の実施例における永久磁石同期機について、回転子を回転軸に垂直な横断面で示す図。The figure which shows a rotor by the cross section perpendicular | vertical to a rotating shaft about the permanent magnet synchronous machine in 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例におけるトルク特性の説明図。Explanatory drawing of the torque characteristic in 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例におけるモータ特性の一例。An example of the motor characteristic in the 1st example of the present invention. 本発明の第2の実施例における圧縮機の断面構造図。The cross-section figure of the compressor in the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例における永久磁石同期機について、回転子を回転軸に沿う縦断面で示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows a rotor with the longitudinal cross-section in alignment with a rotating shaft about the permanent magnet synchronous machine in the 3rd Example of this invention. 本発明の第3の実施例における永久磁石同期機について、回転子を回転軸に垂直な横断面で示す部分断面図(図6AのVIB−VIB断面)。About the permanent magnet synchronous machine in the 3rd Example of this invention, the fragmentary sectional view which shows a rotor in the cross section perpendicular | vertical to a rotating shaft (VIB-VIB cross section of FIG. 6A). 本発明の第3の実施例における永久磁石同期機について、回転子を回転軸に垂直な横断面で示す部分断面図(図6AのVIC−VIC断面)。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a rotor in a cross section perpendicular to a rotation axis of a permanent magnet synchronous machine according to a third embodiment of the present invention (VIC-VIC cross section in FIG. 6A). 本発明の第4の実施例における永久磁石同期機について、回転子を回転軸に垂直な横断面で示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows a rotor by the cross section perpendicular | vertical to a rotating shaft about the permanent magnet synchronous machine in the 4th Example of this invention. 6極9スロット三相モータの固定子コイル接続図。The stator coil connection diagram of a 6 pole 9 slot three phase motor. 磁石トルクとリラクタンストルクの原理説明図。The principle explanatory drawing of magnet torque and reluctance torque. 永久磁石モータのベクトル図。Permanent magnet motor vector illustration. 本発明との比較例である永久磁石同期機の回転子を回転軸に垂直な横断面で示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the rotor of the permanent magnet synchronous machine which is a comparative example with this invention with a cross section perpendicular | vertical to a rotating shaft.

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。以下の説明では、同一の構成要素には同一の記号を付してある。それらの名称および機能は同じであり、重複説明は避ける。また、以下の説明では内転型回転子を対象としているが、本発明の効果は内転型回転子に限定されるものではなく、同様の構成を有する外転型回転子にも適用可能である。また、固定子の巻線方式は集中巻でも良いし分布巻でも良い。また、回転子の極数、固定子コイルの相数も、実施例の構成に限定されるものではない。また、以下の説明ではインバータ駆動の永久磁石モータを対象としているが、本発明の効果は自己始動型永久磁石モータにも適用可能である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same symbols are attached to the same components. Their names and functions are the same, and duplicate descriptions are avoided. Further, in the following description, the inner rotor is targeted, but the effect of the present invention is not limited to the inner rotor, and can be applied to an outer rotor having a similar configuration. is there. Further, the winding method of the stator may be concentrated winding or distributed winding. Further, the number of rotor poles and the number of phases of the stator coils are not limited to the configuration of the embodiment. In the following description, an inverter-driven permanent magnet motor is targeted. However, the effect of the present invention can also be applied to a self-starting permanent magnet motor.

以下、図1乃至5を用いて、本発明の第1の実施例について説明する。また、本実施例の説明に当たり、図9乃至12を参照する。図1は、本発明の第1の実施例における永久磁石同期機について、固定子と回転子とを回転軸に垂直な横断面で示す図である。図2は、本発明に係る(1)式の関係を示す図である。図3は、本発明の第1の実施例における永久磁石同期機について、回転子を回転軸に垂直な横断面で示す図である。図4は、本発明の第1の実施例におけるトルク特性の説明図である。図5は、本発明の第1の実施例におけるモータ特性の一例である。図9は、6極9スロット三相モータの固定子コイル接続図である。図10は、磁石トルクとリラクタンストルクの原理説明図である。図11は、永久磁石モータのベクトル図である。図12は、本発明との比較例である永久磁石同期機の回転子を回転軸に垂直な横断面で示す部分断面図である。   The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the description of the present embodiment, FIGS. 9 to 12 are referred to. FIG. 1 is a diagram showing a stator and a rotor in a cross section perpendicular to a rotation axis in a permanent magnet synchronous machine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the relationship of the expression (1) according to the present invention. FIG. 3 is a view showing the rotor in a cross section perpendicular to the rotation axis of the permanent magnet synchronous machine in the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of torque characteristics in the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is an example of motor characteristics in the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a stator coil connection diagram of a 6-pole 9-slot three-phase motor. FIG. 10 is an explanatory diagram of the principles of magnet torque and reluctance torque. FIG. 11 is a vector diagram of a permanent magnet motor. FIG. 12 is a partial cross-sectional view showing a rotor of a permanent magnet synchronous machine, which is a comparative example with the present invention, in a cross section perpendicular to the rotation axis.

本実施例の永久磁石同期機について、図1を用いて説明する。
本実施例の永久磁石同期機では、固定子9の内周側に回転子1を備えている。回転子1は固定子9に対してギャップGを介して、図示しない軸受けによって回転自在に保持される。固定子9は固定子鉄心10とティース11に巻回された固定子巻線12とで構成される。固定子巻線12は三相の巻線U、V、Wを順に周方向に配置する。U相、V相及びW相の各相は3つのコイルが直列に接続されている(図9)。全部で9つのコイル12u1、12u2、12u3、12v1、12v2、12v3、12w1、12w2、12w3が各ティース11に分かれて巻き付けられており、集中巻きの永久磁石同期機を構成している。このために、固定子9には、ティース11及びスロットが9つ設けられている。回転子1は永久磁石収容孔4を備えた回転子鉄心2と、6極(極対数p=3)を構成するよう配置された永久磁石3とで構成される。回転子1の中心部には、シャフト(回転軸、出力軸)6が貫通する貫通孔6aが形成され、貫通孔6aにシャフト6が挿通されている。
The permanent magnet synchronous machine of a present Example is demonstrated using FIG.
In the permanent magnet synchronous machine of the present embodiment, the rotor 1 is provided on the inner peripheral side of the stator 9. The rotor 1 is rotatably held by a bearing (not shown) via a gap G with respect to the stator 9. The stator 9 includes a stator core 10 and a stator winding 12 wound around a tooth 11. The stator winding 12 arranges three-phase windings U, V, and W in the circumferential direction in order. In each of the U phase, V phase, and W phase, three coils are connected in series (FIG. 9). A total of nine coils 12u1, 12u2, 12u3, 12v1, 12v2, 12v3, 12w1, 12w2, and 12w3 are separately wound around each tooth 11 to constitute a concentrated permanent magnet synchronous machine. For this purpose, the stator 9 is provided with teeth 11 and nine slots. The rotor 1 is composed of a rotor core 2 having a permanent magnet housing hole 4 and permanent magnets 3 arranged to form 6 poles (number of pole pairs p = 3). A through hole 6a through which a shaft (rotating shaft, output shaft) 6 passes is formed at the center of the rotor 1, and the shaft 6 is inserted through the through hole 6a.

本実施例の永久磁石同期機は、図3に示すように、回転子1が径方向内側に凸となるよう構成された磁石収容孔4を有し、磁石収容孔4には永久磁石3が埋設されている。永久磁石3は磁石収容孔4に挿入され、永久磁石3と磁石収容孔4とが周方向に沿って複数設けられることにより、回転子1の内部に周方向に沿って複数の極30が構成される。永久磁石3による固定子コイル一相分の鎖交磁束Ψp(Wb)と、相電流実効値Irms(Arms)を固定子コイルに通電した時の直軸インダクタンスLd(H)および横軸インダクタンスLq(H)とは、下記の式(1)の関係を有する。   As shown in FIG. 3, the permanent magnet synchronous machine of the present embodiment has a magnet housing hole 4 configured so that the rotor 1 protrudes radially inward, and the permanent magnet 3 is placed in the magnet housing hole 4. Buried. The permanent magnet 3 is inserted into the magnet accommodation hole 4, and a plurality of permanent magnets 3 and magnet accommodation holes 4 are provided along the circumferential direction, thereby forming a plurality of poles 30 along the circumferential direction inside the rotor 1. Is done. A linear-axis inductance Ld (H) and a horizontal-axis inductance Lq (when the stator coil is energized with the interlinkage magnetic flux Ψp (Wb) for one phase of the stator coil by the permanent magnet 3 and the phase current effective value Irms (Arms). H) has the relationship of the following formula (1).

Figure 0006231285
Figure 0006231285

また、回転子1には、永久磁石3の径方向外周部(外周側)に非磁性体で構成されるスリット7が配置されている。   In the rotor 1, a slit 7 made of a non-magnetic material is disposed on the radially outer peripheral portion (outer peripheral side) of the permanent magnet 3.

ここでまず、上記の物理量ならびにリラクタンストルクの発生原理に関して、図3、図9及び図10を用いて説明する。本実施例では、6極9スロットの三相モータについて説明するが、4極6スロット、或いは他の極数及びスロット数を有する三相モータであってもよい。   Here, first, the generation principle of the physical quantity and the reluctance torque will be described with reference to FIG. 3, FIG. 9, and FIG. In this embodiment, a 6-pole 9-slot three-phase motor will be described. However, a 4-pole 6-slot or other three-phase motor having another pole number and number of slots may be used.

例えば図9に示すように、直列に接続されたU相巻線12u1、12u2、12u3には、インバータから波高値I(このときの実行値をIrmsとする)の交流電流iuが供給される。V相巻線12v1、12v2、12v3、W相巻線12w1、12w2、12w3に関しても同様であるが、各相の電流位相は電気角で120°ずつずれている。IやIrmsの大きさは、ワットメータ等の機器を用いることで求めることができる。或いは、オシロスコープなどで電流波形を取得してフーリエ解析することでも求めることができる。   For example, as shown in FIG. 9, an alternating current iu having a peak value I (the effective value at this time is Irms) is supplied from the inverter to the U-phase windings 12u1, 12u2, and 12u3 connected in series. The same applies to the V-phase windings 12v1, 12v2, 12v3 and the W-phase windings 12w1, 12w2, 12w3, but the current phase of each phase is shifted by 120 ° in electrical angle. The size of I or Irms can be obtained by using a device such as a wattmeter. Or it can obtain | require by acquiring a current waveform with an oscilloscope etc. and performing a Fourier analysis.

回転子1と機械的に結合されたシャフト6は負荷に連結され、電流Iの大きさと位相を適当に選定することで、負荷と釣り合うような回転トルクMeが発生する。固定子コイル一相分の鎖交磁束Ψpは、図9に示すU、V、Wの端子Tu、Tv、Twを開放した状態で回転子1を外部駆動し、その時の相電圧波高値E0、または線間電圧波高値E0×√3を測定することで求めることができる。具体的には、毎分当たりの回転数N[rpm]で外部駆動した時の角周波数ω[rad/s]を式(2)から求め、それを式(3)に代入して得られる。   The shaft 6 mechanically coupled to the rotor 1 is connected to a load, and by appropriately selecting the magnitude and phase of the current I, a rotational torque Me that balances the load is generated. The interlinkage magnetic flux Ψp for one phase of the stator coil drives the rotor 1 externally with the terminals Tu, Tv, and Tw of U, V, and W shown in FIG. 9 open, and the phase voltage peak value E0, Alternatively, it can be obtained by measuring the line voltage peak value E0 × √3. Specifically, the angular frequency ω [rad / s] when externally driven at a rotational speed N [rpm] per minute is obtained from the equation (2) and obtained by substituting it into the equation (3).

ω=2π×N/60×p (p:極対数) (2)
Ψp=E0/ω (3)
ところで、磁石モータのトルクMeは一般に、固定子巻線U、V、W各相の通電電流が生成する回転磁界と,回転子磁極との吸引・反発によって発生する。回転子磁極とは、磁石モータの場合、磁石によって形成される磁界を指すことが多いが、リラクタンストルクを考慮するときには、回転磁界の影響により回転子鉄心が磁化することで形成される磁界も磁極の一種として考えるとわかりやすい。なお、磁石モータの同期運転時における電流や磁束は交流量であるため、dq軸座標系(回転座標系)に変換し直流量として扱う方法が一般的である。一般に、dq軸座標系では回転子の磁極中心軸をd軸とし、d軸に対して反時計回りに電気角で90°進んだ軸、すなわち極性の異なる永久磁石間の中心軸をq軸とする。この場合、回転子位置によらず、dq軸と回転磁界との相対的な位置関係のみでトルク等の諸物理量を考察することが可能となる。
ω = 2π × N / 60 × p (p: number of pole pairs) (2)
Ψp = E0 / ω (3)
Incidentally, the torque Me of the magnet motor is generally generated by attraction / repulsion between the rotating magnetic field generated by the energizing currents of the stator windings U, V, and W and the rotor magnetic poles. In the case of a magnet motor, the rotor magnetic pole often refers to a magnetic field formed by a magnet, but when considering reluctance torque, the magnetic field formed by magnetizing the rotor core due to the influence of the rotating magnetic field is also the magnetic pole. It is easy to understand when considered as a kind of. In addition, since the electric current and magnetic flux at the time of synchronous operation of a magnet motor are alternating current amounts, the method of converting into a dq axis coordinate system (rotating coordinate system) and handling as a direct current amount is common. In general, in the dq-axis coordinate system, the magnetic pole central axis of the rotor is the d-axis, and the axis advanced 90 ° counterclockwise with respect to the d-axis, that is, the central axis between permanent magnets having different polarities is the q-axis. To do. In this case, it is possible to consider various physical quantities such as torque based only on the relative positional relationship between the dq axis and the rotating magnetic field regardless of the rotor position.

図10を用いて、磁石モータのトルク発生原理を説明する。図において、反時計回りを正方向としている。(a)は磁石トルクを示す。(b)はd軸電流が負の場合に生じるリラクタンストルクを示しており、回転子q軸の磁化によるものである。(c)はd軸電流が負の場合に生じるリラクタンストルクを示しており、回転子d軸の磁化によるものである。(a)に示すように、磁石トルクはd軸に発生する磁石磁束とq軸電流により形成される磁界との吸引および反発によって生じるトルクである。このとき、磁石磁束とd軸電流磁界との間には径方向の反発力が発生するが、回転力は生じない。一方で、(b)に示すように、q軸電流磁界により回転子q軸が磁化される場合、回転子q軸の磁化とd軸電流磁界との間に吸引力および反発力が生じる。これがリラクタンストルクであり、d軸電流が負の場合、すなわち弱め界磁運転時には正のトルクが得られ、増磁作用時には負のトルクとなる。同様にして、(c)に示すように回転子d軸が磁化されやすい場合も、q軸電流磁界との関係でリラクタンストルクが発生し、こちらは弱め界磁運転時に負のトルク、増磁作用時には正のトルクとなる(一般的には(b)と(c)との和をリラクタンストルクと呼ぶ)。   The principle of torque generation of the magnet motor will be described with reference to FIG. In the figure, the counterclockwise direction is the positive direction. (A) shows magnet torque. (B) shows the reluctance torque generated when the d-axis current is negative, and is due to the magnetization of the rotor q-axis. (C) shows the reluctance torque generated when the d-axis current is negative, and is due to the magnetization of the rotor d-axis. As shown in (a), the magnet torque is torque generated by attraction and repulsion between the magnetic flux generated on the d-axis and the magnetic field formed by the q-axis current. At this time, a radial repulsive force is generated between the magnet magnetic flux and the d-axis current magnetic field, but no rotational force is generated. On the other hand, as shown in (b), when the rotor q-axis is magnetized by the q-axis current magnetic field, an attractive force and a repulsive force are generated between the magnetization of the rotor q-axis and the d-axis current magnetic field. This is a reluctance torque, and when the d-axis current is negative, that is, a positive torque is obtained during field-weakening operation, and a negative torque is obtained during a magnetizing action. Similarly, when the rotor d-axis is easily magnetized as shown in (c), a reluctance torque is generated in relation to the q-axis current magnetic field, which is a negative torque and a magnetizing action during field-weakening operation. Sometimes the torque is positive (generally, the sum of (b) and (c) is called reluctance torque).

磁石トルクはq軸電流一定の下であれば磁石の発生する磁束量に比例する。すなわち、磁石トルクを増加させるには磁石量を増やしたり、強力な磁石を用いたりする必要があり、コスト増を招く。これに対し、リラクタンストルクはq軸とd軸のインダクタンスの差に比例するため、両者の差が大きくなるように回転子磁気回路を構成することでトルクの増加を図ることができると考えられてきた。   The magnet torque is proportional to the amount of magnetic flux generated by the magnet if the q-axis current is constant. That is, in order to increase the magnet torque, it is necessary to increase the amount of magnets or use a strong magnet, resulting in an increase in cost. On the other hand, since the reluctance torque is proportional to the difference between the q-axis and d-axis inductances, it has been considered that the torque can be increased by configuring the rotor magnetic circuit so that the difference between the two is large. It was.

さて、式(1)の構成物理量のうち、Ψp、Irmsは上述の要領で求められるのに対し、Ld、Lqの求め方に関しては、ダルトン・カメロン法などのような回転子静止法か、または以下で述べるようなベクトル図から逆算する方法がある。   Now, among the constituent physical quantities of the formula (1), Ψp and Irms are obtained in the above-described manner, whereas the method for obtaining Ld and Lq is a rotor stationary method such as the Dalton-Cameron method or the like. There is a method of calculating backward from a vector diagram as described below.

図11のdq軸座標系のベクトル図を用いて、磁石モータの同期運転時における電流、電圧及び磁束について説明する。   The current, voltage, and magnetic flux during synchronous operation of the magnet motor will be described using the vector diagram of the dq axis coordinate system of FIG.

永久磁石による固定子コイル一相分の鎖交磁束Ψpの位相を基準として、これをd軸とみなし、Ψpの時間微分である誘導起電力E0は位相が90°進んだq軸に発生する。モータに印加される相電圧Vとモータに通電される相電流Iが、E0に対してそれぞれθ、βの位相差をもつとき、V,Iは式(4)、(5)に示すようにd軸成分、q軸成分に分解できる。   Taking the phase of the interlinkage flux Ψp for one phase of the stator coil by the permanent magnet as a reference, this is regarded as the d-axis, and the induced electromotive force E0, which is the time derivative of Ψp, is generated on the q-axis whose phase is advanced by 90 °. When the phase voltage V applied to the motor and the phase current I applied to the motor have a phase difference of θ and β with respect to E0, V and I are as shown in equations (4) and (5). It can be decomposed into a d-axis component and a q-axis component.

Figure 0006231285
Figure 0006231285

Figure 0006231285
Figure 0006231285

なお、図11の抵抗Rはホイートストーンブリッジなどの抵抗測定器を用いることで計測可能である。また、電圧位相差角θ、電流位相差角βに関しては、E0、V、Iの波形を取得し、各基本波成分の位相関係を割り出すことで求めることができる。図11では相電圧、相電流の波形を用いた場合を表しているが、例えば相電圧の代わりに線間電圧を取得している場合でも、相電圧と線間電圧の位相差を考慮することで、同様にしてθ、βを求めることができる。   The resistance R in FIG. 11 can be measured by using a resistance measuring instrument such as a Wheatstone bridge. Further, the voltage phase difference angle θ and the current phase difference angle β can be obtained by acquiring the waveforms of E0, V, and I and determining the phase relationship of each fundamental wave component. Although FIG. 11 shows the case of using the phase voltage and phase current waveforms, for example, even when the line voltage is obtained instead of the phase voltage, the phase difference between the phase voltage and the line voltage should be considered. Thus, θ and β can be obtained in the same manner.

上記で得られた物理量を用いて、Ld,Lqは式(6)の電圧方程式から求めることができる。   Using the physical quantities obtained above, Ld and Lq can be obtained from the voltage equation of Equation (6).

Figure 0006231285
Figure 0006231285

以上、式(1)の物理量ならびにリラクタンストルクの発生原理に関して説明した。   The physical quantity of the formula (1) and the generation principle of the reluctance torque have been described above.

次に、本発明の基本原理、すなわち、式(1)の関係を満足し、かつ永久磁石3の径方向外周部にスリット7aを配置することで、トルク向上、効率向上を図ることができる原理を説明する。   Next, the basic principle of the present invention, that is, the principle that satisfies the relationship of the expression (1) and can arrange the slit 7a in the radially outer peripheral portion of the permanent magnet 3 to improve the torque and the efficiency. Will be explained.

一般に発生トルクMeは、極対数p、永久磁石による固定子コイル一相分の鎖交磁束Ψp、直軸電流Id、横軸電流Iqを用いて次式で表される。   In general, the generated torque Me is expressed by the following equation using the number of pole pairs p, the interlinkage magnetic flux Ψp for one phase of the stator coil by a permanent magnet, the direct current Id, and the horizontal current Iq.

Figure 0006231285
Figure 0006231285

ただし、Id、Iq、Ψpは波高値である。   However, Id, Iq, and Ψp are peak values.

式(7)において、{ }内第一項が磁石トルクを、第二項がリラクタンストルクを表している。この式から明らかなように、リラクタンストルクはLq−Ld、Id、Iqにそれぞれ比例する。このため、従来はリラクタンストルクの大きさの指標として突極比Lq/Ld、またはLq−Ldが用いられていた。しかしながら、リラクタンストルクが発生トルクMeにどれだけ寄与するかは、磁石トルクとの相対関係で決まる。例えば、リラクタンストルクがマグネットトルクに対して極端に小さい場合は、リラクタンストルクが僅かに変動(増減)しても、発生トルクMeにはほとんど影響しない。したがって、リラクタンストルクの大きさを表す指標には、従来の突極比に加え、磁石トルクとの相対関係を加味できる別の物理量を新たに導入する必要がある。   In Expression (7), the first term in {} represents the magnet torque, and the second term represents the reluctance torque. As is apparent from this equation, the reluctance torque is proportional to Lq−Ld, Id, and Iq, respectively. For this reason, conventionally, the salient pole ratio Lq / Ld or Lq-Ld has been used as an index of the magnitude of the reluctance torque. However, how much the reluctance torque contributes to the generated torque Me is determined by a relative relationship with the magnet torque. For example, when the reluctance torque is extremely small relative to the magnet torque, even if the reluctance torque slightly fluctuates (increases / decreases), the generated torque Me is hardly affected. Therefore, in addition to the conventional salient pole ratio, another physical quantity that can take into account the relative relationship with the magnet torque needs to be newly introduced into the index representing the magnitude of the reluctance torque.

ここで、磁石トルクは電流位相差角β=0のときに最大となり、その最大値Mp,maxは式(5)、(7)より次式で表せる。   Here, the magnet torque becomes maximum when the current phase difference angle β = 0, and the maximum value Mp, max can be expressed by the following equation from equations (5) and (7).

Figure 0006231285
Figure 0006231285

一方、リラクタンストルクはβ=π/4(電気角で45 deg.)のときに最大となり、その最大値Mr,maxは式(5)、(7)より次式で表せる。   On the other hand, the reluctance torque becomes maximum when β = π / 4 (electric angle is 45 deg.), And the maximum values Mr and max can be expressed by the following equations from equations (5) and (7).

Figure 0006231285
Figure 0006231285

式(8)と(9)の比が、リラクタンストルクの大きさを表す指標に他ならないので、この比をリラクタンストルク比αと定義する。電流波高値Iを用いる場合は、   Since the ratio of the equations (8) and (9) is nothing but an index representing the magnitude of the reluctance torque, this ratio is defined as the reluctance torque ratio α. When using the current peak I,

Figure 0006231285
Figure 0006231285

となり、電流実効値Irmsを用いる場合は、 When the effective current value Irms is used,

Figure 0006231285
Figure 0006231285

となる。本発明では電流実効値Irmsを用いた式(11)を使用する。 It becomes. In the present invention, Expression (11) using the current effective value Irms is used.

式(11)から明らかなように、リラクタンストルクの大きさを表す指標として、従来のLd、Lqに加え、Ψp、Irmsが新たに導入されていることがわかる。このうち、Ψpは永久磁石の物性と形状、固定子巻線仕様、モ−タ断面形状によって決定され、一般的な誘導起電力測定試験から求めることができる。同様に、Ld、Lqもモ−タ構成と通電電流Irmsによって決定され、一般的なモ−タインダクタンス測定法によって求めることができる。したがって、Ψp、Ld、Lqはモ−タ毎に決まる定数であり、式(11)はαとIrmsの線形関数として扱うことができる。   As is apparent from the equation (11), it is understood that Ψp and Irms are newly introduced as an index representing the magnitude of the reluctance torque in addition to the conventional Ld and Lq. Of these, Ψp is determined by the physical properties and shape of the permanent magnet, the stator winding specifications, and the motor cross-sectional shape, and can be obtained from a general induced electromotive force measurement test. Similarly, Ld and Lq are also determined by the motor configuration and energization current Irms, and can be obtained by a general motor inductance measurement method. Therefore, Ψp, Ld, and Lq are constants determined for each motor, and Equation (11) can be treated as a linear function of α and Irms.

リラクタンストルク比αは、式(11)の右辺、特に電流値を変化させることで任意の値を採ることができるが、発生トルク向上、効率向上の観点から言えば、図4に示すようにリラクタンストルクMrが最大となるβ=45 deg.において、発生トルクMeが磁石トルク最大値Mp,maxと同等かそれ以上となることが望ましい。もう少し詳しく説明すると、永久磁石同期機は、効率最大化制御を行う場合、電流位相差角が0〜45°の範囲で駆動される。発生トルクMeは電流位相差角が0°と45°のときに最小値となる。そこで、電流位相差角が0°と45°のときに、発生トルクMeが磁石トルク最大値Mp,maxと同等かそれ以上となるようにすることにより、リラクタンストルクを活用できるようにしている。すなわち、   The reluctance torque ratio α can take an arbitrary value by changing the right side of the equation (11), in particular, the current value. From the viewpoint of improving the generated torque and improving the efficiency, the reluctance torque ratio α is as shown in FIG. Β = 45 deg. At which the torque Mr becomes maximum. It is desirable that the generated torque Me be equal to or greater than the magnet torque maximum value Mp, max. More specifically, the permanent magnet synchronous machine is driven in the range where the current phase difference angle is 0 to 45 ° when the efficiency maximization control is performed. The generated torque Me has a minimum value when the current phase difference angle is 0 ° and 45 °. Therefore, when the current phase difference angle is 0 ° and 45 °, the reluctance torque can be utilized by making the generated torque Me equal to or greater than the magnet torque maximum value Mp, max. That is,

Figure 0006231285
Figure 0006231285

の関係が成り立てば良い。式(12)を整理すると、 The relationship should be established. When formula (12) is arranged,

Figure 0006231285
Figure 0006231285

となり、さらに式(11)を用いて変形すると次式を得る。 Further, when the equation (11) is further transformed, the following equation is obtained.

Figure 0006231285
Figure 0006231285

以上より、リラクタンストルクの大きさを表す指標として、従来のLd、Lqに加え、Ψp、Irmsを導入する必要があること、リラクタンストルクを有効活用するためには式(14)の関係式を満足する必要があることを示した。   From the above, it is necessary to introduce Ψp and Irms in addition to the conventional Ld and Lq as an index representing the magnitude of the reluctance torque, and the relational expression (14) is satisfied in order to effectively use the reluctance torque. Showed that there is a need to do.

しかしながら、式(14)が成立しない場合、すなわち式(1)の関係が成立する場合は、リラクタンストルクの活用が困難である。このような状況で、図12に示すようなIPM構造としても、出力向上や効率向上が図れない一方で、突極比が大きいゆえにq軸インダクタンスが大きいため、鉄損増加を招いたり、高速化が困難となってしまう。   However, when Expression (14) is not satisfied, that is, when the relationship of Expression (1) is satisfied, it is difficult to use the reluctance torque. In such a situation, the IPM structure as shown in FIG. 12 cannot improve the output and the efficiency, but the q-axis inductance is large due to the large salient pole ratio, leading to an increase in iron loss or high speed. Becomes difficult.

そこで、図3に示すような非磁性体で構成されるスリット7aを配置することでq軸インダクタンスを低減し、固定子鉄心の磁気飽和を緩和する。これによって、図5に示すように、より高速回転まで駆動することが可能になると同時に、トルク向上および効率向上を図ることが可能となる。   Therefore, by arranging a slit 7a made of a non-magnetic material as shown in FIG. 3, q-axis inductance is reduced and magnetic saturation of the stator core is alleviated. As a result, as shown in FIG. 5, it is possible to drive to higher speed rotation, and at the same time, it is possible to improve torque and improve efficiency.

ところで、上述した永久磁石同期機を駆動する場合、電流位相差角βは制御ソフトの構成によって任意に設定できるが、式(1)を満足するような構成においては、発生トルクが最大となる制御動作点は0 deg.≦ β ≦ 22.5 deg.の範囲に存在する。したがって、前記の位相となるように制御することで、より確実にトルク向上、効率向上を図ることができる。   By the way, when the above-described permanent magnet synchronous machine is driven, the current phase difference angle β can be arbitrarily set by the configuration of the control software. However, in the configuration satisfying the expression (1), the control that generates the maximum torque is performed. The operating point is 0 deg. ≦ β ≦ 22.5 deg. Exists in the range. Therefore, the torque and the efficiency can be improved more reliably by controlling the phase so as to be the above-mentioned phase.

なお、永久磁石3は1極につき周方向に分割されることなく一体で構成しても良いし、複数個を周方向に分割して配置しても良い。本実施例では、磁石収容孔4が、回転軸中心と直交する断面形状において、シャフト6に近接して略直線状に形成された中央部4cと、中央部4cの両端から外周側に向けて略直線状に形成された袖部4a,4bとを有するバスタブ形状に形成されている(図3参照)。磁石収容孔4に収容される永久磁石3も、磁石収容孔4の形状に合わせ、中央部3cと、中央部3cの両端から外周側に向けて略直線状に形成された袖部3a,3bとを有するバスタブ形状に形成されている
さらに具体的に説明すると、1極を構成する磁石収容孔4及び永久磁石3は、周方向に離れて配置された2つの屈曲点B1、B2を有する。さらに、磁石収容孔4及び永久磁石3は、それぞれの屈曲点B1、B2を始端として径方向外周側に向けて伸びる2つの直線部分4a(3a),4b(3b)を有する。2つの直線部分4a(3a),4b(3b)は、径方向外周側に向けて2つの直線部分4a(3a),4b(3b)の間隔が広がるように、磁極の中央を通る磁極中央線30clに対して傾斜して設けられている。屈曲点は3つ以上設けられてもよいが、その場合、2つの直線部分4a(3a),4b(3b)は周方向の両端部に位置する屈曲点B1、B2を始端として設けられる。
Note that the permanent magnet 3 may be integrally formed without being divided in the circumferential direction per pole, or a plurality of permanent magnets 3 may be arranged in the circumferential direction. In the present embodiment, the magnet housing hole 4 has a cross-sectional shape perpendicular to the center of the rotation axis and a central portion 4c formed in a substantially straight line close to the shaft 6 and from both ends of the central portion 4c toward the outer peripheral side. It is formed in a bathtub shape having sleeve portions 4a and 4b formed in a substantially straight line (see FIG. 3). The permanent magnet 3 housed in the magnet housing hole 4 also has a central portion 3c and sleeve portions 3a, 3b formed in a substantially linear shape from both ends of the central portion 3c toward the outer peripheral side in accordance with the shape of the magnet housing hole 4. More specifically, the magnet housing hole 4 and the permanent magnet 3 constituting one pole have two bending points B1 and B2 that are arranged apart from each other in the circumferential direction. Furthermore, the magnet housing hole 4 and the permanent magnet 3 have two straight portions 4a (3a) and 4b (3b) extending from the respective bending points B1 and B2 toward the radially outer peripheral side. The two straight line portions 4a (3a) and 4b (3b) pass through the center of the magnetic pole so that the distance between the two straight line portions 4a (3a) and 4b (3b) increases toward the radially outer side. It is inclined with respect to 30cl. Three or more bending points may be provided. In this case, the two straight portions 4a (3a) and 4b (3b) are provided with the bending points B1 and B2 positioned at both ends in the circumferential direction as starting ends.

また、1極を構成する永久磁石3及び磁石収容孔4は、1つのに限定されるわけではない。例えば、1極を構成する永久磁石3を分割し、磁石収容孔4の直線部分(袖部)4a,4bとにそれぞれ永久磁石3(3a,3b)を挿入し、中央部4cは空間とすることもできる。磁石収容孔4も直線部分(袖部)4aと4bとに分割してもよい。   Moreover, the permanent magnet 3 and the magnet accommodation hole 4 which comprise 1 pole are not necessarily limited to one. For example, the permanent magnet 3 constituting one pole is divided, and the permanent magnets 3 (3a, 3b) are respectively inserted into the straight portions (sleeves) 4a, 4b of the magnet housing hole 4, and the central portion 4c is a space. You can also. The magnet housing hole 4 may also be divided into straight portions (sleeve portions) 4a and 4b.

また、永久磁石3及び磁石収容孔4は、回転軸方向に複数個を分割して構成しても良いし、分割することなく一体で構成しても良い。また、1極を構成する磁石の配置形状は図2に示すような2ヶ所の屈曲点を有する形状のほか、3カ所以上の屈曲点を有する形状でも良いし、U字形でも良いし、V字形でも良い。回転子鉄心2は軸方向に積み重ねた積層鋼板で構成しても良いし、圧粉磁心などで構成しても良いし、アモルファス金属などで構成しても良い。   Further, the permanent magnet 3 and the magnet housing hole 4 may be divided into a plurality in the direction of the rotation axis, or may be formed integrally without being divided. In addition to the shape having two bending points as shown in FIG. 2, the shape of the magnet constituting one pole may be a shape having three or more bending points, a U shape, or a V shape. But it ’s okay. The rotor core 2 may be composed of laminated steel plates stacked in the axial direction, may be composed of a dust core, or may be composed of amorphous metal.

スリット7aは磁石磁束の透過を妨げないと同時に、q軸磁束の透過を妨げるように配置すればよく、直線状に設けても良いし、円弧状にしても良い。また、一続きで構成しても良いし、リブ等で分割して構成しても良い。また、図3では一極あたり4本を配置しているが、製作可能な範囲で有れば何本であっても良い。また、各スリット7aの幅は均一でも良いし、不均一でも良い。   The slit 7a may be arranged so as not to prevent the transmission of the magnet magnetic flux and at the same time to prevent the transmission of the q-axis magnetic flux, and may be provided in a straight line shape or an arc shape. Moreover, you may comprise by a continuation and may divide | segment by a rib etc. and may comprise. Further, in FIG. 3, four wires are arranged per one pole, but any number may be used as long as it can be manufactured. The width of each slit 7a may be uniform or non-uniform.

スリット7aは、上述したように、磁石磁束の透過を妨げず、q軸磁束の透過を妨げる。このため、スリット7aは、スリット7aが設けられていない状態で回転子鉄心2の永久磁石3の外周側に生じる磁石磁束とq軸磁束とに対して、q軸磁束を横切るように設けられ、磁石磁束をできるだけ横切らず磁石磁束に沿うように設けられる。この条件に適うようにスリット7aを設けると、スリット7aはq軸磁束を横切る方向(磁石磁束に沿う方向)に長く(寸法が大きく)、磁石磁束を横切る方向(q軸磁束に沿う方向)に短い(寸法が小さい、或いは幅が薄い)形状になる。   As described above, the slit 7a does not prevent transmission of the magnet magnetic flux but prevents transmission of the q-axis magnetic flux. For this reason, the slit 7a is provided so as to cross the q-axis magnetic flux with respect to the magnet magnetic flux and the q-axis magnetic flux generated on the outer peripheral side of the permanent magnet 3 of the rotor core 2 in a state where the slit 7a is not provided, It is provided so as to follow the magnet flux without crossing the magnet flux as much as possible. When the slit 7a is provided so as to meet this condition, the slit 7a is long (large in dimension) in the direction crossing the q-axis magnetic flux (direction along the magnetic flux), and in the direction crossing the magnetic magnetic flux (direction along the q-axis magnetic flux). The shape is short (small size or thin width).

スリット7aについて、さらに、詳細に説明する。本実施例では、図3に示すように、d軸は回転子1の回転中心(シャフト6の中心)Oと磁石収容孔4の中央4oとを通る。永久磁石3は、d軸に対して線対称となるように、磁石収容孔4の両端部に隙間4sを残し、磁石収容孔4を埋めるように挿入されている。永久磁石3は、隙間4sを残さず、磁石収容孔4を完全に埋めるように挿入されてもよい。本実施例では、d軸は磁極の中央30cを通るので、以下、d軸を磁極中央線30clと呼ぶ。   The slit 7a will be further described in detail. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the d-axis passes through the rotation center (center of the shaft 6) O of the rotor 1 and the center 4 o of the magnet housing hole 4. The permanent magnet 3 is inserted so as to fill the magnet accommodation hole 4 while leaving a gap 4 s at both ends of the magnet accommodation hole 4 so as to be line symmetric with respect to the d-axis. The permanent magnet 3 may be inserted so as to completely fill the magnet accommodation hole 4 without leaving the gap 4s. In this embodiment, since the d-axis passes through the center 30c of the magnetic pole, the d-axis is hereinafter referred to as a magnetic pole center line 30cl.

スリット7aは、外周側では磁極中央線30clに近づき、内周側では磁極中央線30clから遠ざかるように、磁極中央線30clに対して傾斜して形成されている。すなわち、スリット7aは、外周側端部が内周側端部に対して磁極中央線30clに近くなるように、磁極中央線30clに対して傾斜して形成されている。具体的には、スリット7aの中心線7aclの外周側端部7aoから磁極中央線30clに下ろした垂線の長さ(外周側端部7aoと磁極中央線30clとの距離)d7aoが、スリット7aの中心線7aclの内周側端部7aiから磁極中央線30clに下ろした垂線の長さ(外周側端部7aiと磁極中央線30clとの距離)d7aiよりも短くなるように、スリット7aは磁極中央線30clに対して傾斜している。   The slit 7a is inclined with respect to the magnetic pole center line 30cl so as to approach the magnetic pole center line 30cl on the outer peripheral side and away from the magnetic pole center line 30cl on the inner peripheral side. That is, the slit 7a is formed to be inclined with respect to the magnetic pole center line 30cl so that the outer peripheral side end is closer to the magnetic pole center line 30cl with respect to the inner peripheral side end. Specifically, the length of the perpendicular line (distance between the outer peripheral side end 7ao and the magnetic pole center line 30cl) d7ao from the outer peripheral side end 7ao of the center line 7acl of the slit 7a to the magnetic pole center line 30cl is equal to the slit 7a. The length of the perpendicular line (the distance between the outer peripheral side end 7ai and the magnetic pole center line 30cl) d7ai from the inner peripheral side end 7ai of the center line 7ac1 to the magnetic pole center line 30cl is shorter than the slit 7a. Inclined with respect to the line 30cl.

スリット7aは、一つの磁極において、磁極中央線30clの少なくとも片側に形成する。本実施例の場合、磁極中央線30clの両側にスリット7aを形成している。また、磁極中央線30clの両側に形成したスリット7aは磁極中央線30clに対して線対称に形成している。スリット7aを磁極中央線30clに対して線対称に形成することにより、磁石磁束とq軸磁束との透過性に関する設計が容易になる。しかし、必ずしもスリット7aを磁極中央線30clに対して線対称に形成する必要はない。   The slit 7a is formed on at least one side of the magnetic pole center line 30cl in one magnetic pole. In the present embodiment, slits 7a are formed on both sides of the magnetic pole center line 30cl. The slits 7a formed on both sides of the magnetic pole center line 30cl are formed symmetrically with respect to the magnetic pole center line 30cl. By forming the slits 7a symmetrically with respect to the magnetic pole center line 30cl, the design regarding the permeability between the magnet magnetic flux and the q-axis magnetic flux becomes easy. However, the slits 7a are not necessarily formed symmetrically with respect to the magnetic pole center line 30cl.

スリット7aは、図3では、上述した傾斜を有するように円弧状に形成しているが、直線状に形成してもよい。スリット7aを円弧状に形成する場合、磁石磁束に沿うように、磁極中央線30clに向かって凸形状の曲線を描くようにするとよい。   In FIG. 3, the slit 7a is formed in an arc shape so as to have the above-described inclination, but may be formed in a linear shape. When the slit 7a is formed in an arc shape, a convex curve may be drawn toward the magnetic pole center line 30cl along the magnetic flux.

次に、図3に示すスリット7bについて説明する。尚、スリット7bを設けない場合もスリット7aによる効果は得られるため、スリット7bは必ずしも設ける必要はない。しかし、スリット7bを設けることにより、以下で説明する効果が得られる。   Next, the slit 7b shown in FIG. 3 will be described. Even if the slit 7b is not provided, the effect of the slit 7a can be obtained, and therefore the slit 7b is not necessarily provided. However, the effect described below is obtained by providing the slit 7b.

スリット7bは永久磁石3の径方向内周部(内周側)に設けられ、スリット7aと同様に非磁性体で構成される。   The slit 7b is provided in the radially inner peripheral part (inner peripheral side) of the permanent magnet 3, and is made of a nonmagnetic material in the same manner as the slit 7a.

このような構成とすることで、q軸インダクタンスの低減効果がより一層高まり、固定子鉄心の磁気飽和をより一層緩和することができる。これによって、永久磁石同期機のさらなる高速回転駆動が可能になると同時に、さらなるトルク向上および効率向上を図ることが可能となる。   By adopting such a configuration, the effect of reducing the q-axis inductance is further enhanced, and the magnetic saturation of the stator core can be further alleviated. As a result, the permanent magnet synchronous machine can be further rotated at a high speed, and at the same time, further torque improvement and efficiency improvement can be achieved.

スリット7bは磁石磁束の透過を妨げないと同時に、q軸磁束の透過を妨げるように配置すればよく、直線状に設けても良いし、円弧状にしても良い。また、一続きで構成しても良いし、リブ等で分割して構成しても良い。また、製作可能な範囲で有れば何本であっても良い。また、各スリットの幅は均一でも良いし、不均一でも良い。   The slit 7b may be arranged so as not to prevent the transmission of the magnet magnetic flux and at the same time prevent the transmission of the q-axis magnetic flux, and may be provided in a straight line shape or an arc shape. Moreover, you may comprise by a continuation and may divide | segment by a rib etc. and may comprise. Further, any number may be used as long as it can be manufactured. Further, the width of each slit may be uniform or non-uniform.

次に、永久磁石3について説明する。永久磁石3としては、ネオジウム磁石を用いることができる。しかし、本実施例の構成によれば、永久磁石3をフェライト磁石で構成しても、トルク低下、効率低下を補うことができ、また大きな磁石トルクを発生することが可能となる。以下、これらの構成と効果とについて説明する。   Next, the permanent magnet 3 will be described. As the permanent magnet 3, a neodymium magnet can be used. However, according to the configuration of the present embodiment, even if the permanent magnet 3 is formed of a ferrite magnet, it is possible to compensate for a decrease in torque and a decrease in efficiency, and to generate a large magnet torque. Hereinafter, these configurations and effects will be described.

常温(20℃)でのフェライト磁石の残留磁束密度(Br)はネオジウム磁石の1/3であることが知られているが、フェライト磁石のBrの温度係数はネオジム磁石の2倍以上であるため、高温になるほどBrの低下、すなわち磁石トルクの低下が顕著となる。具体的には、ネオジム磁石の温度係数が−0.11 %/K程度であるのに対し、フェライト磁石は−0.26 %/K程度である。したがって、周囲温度が上昇するほどネオジム磁石に対するBr比は低下していく。特に、周囲温度が80℃以上の場合にはBrの低下傾向が顕著化する。このような場合において、本発明を適用することで、Br低下によるトルク低下、効率低下を補うことができる。   The residual magnetic flux density (Br) of a ferrite magnet at room temperature (20 ° C.) is known to be 1/3 that of a neodymium magnet, but the temperature coefficient of Br of a ferrite magnet is more than twice that of a neodymium magnet. As the temperature increases, the decrease in Br, that is, the decrease in magnet torque becomes more significant. Specifically, the temperature coefficient of neodymium magnets is about -0.11% / K, while the ferrite magnet is about -0.26% / K. Therefore, the Br ratio with respect to the neodymium magnet decreases as the ambient temperature increases. In particular, when the ambient temperature is 80 ° C. or higher, the tendency of Br to decrease becomes significant. In such a case, by applying the present invention, it is possible to compensate for torque reduction and efficiency reduction due to Br reduction.

また、永久磁石3をフェライト磁石で構成する場合には、図3や図6に示すように1極につき周方向に2ヶ所の屈曲点を有するとともに、それぞれの屈曲点を始端として磁化方向に対して垂直方向かつ極の端部側に向けて伸びるように構成することが有効である。   Further, when the permanent magnet 3 is composed of a ferrite magnet, as shown in FIGS. 3 and 6, there are two bending points per pole in the circumferential direction, and the respective bending points are used as starting points with respect to the magnetization direction. Thus, it is effective to configure it to extend vertically and toward the end of the pole.

このような磁石形状とすることで、磁石磁束発生面の表面積を大きくできるので、U字形のフェライト磁石を使用したものよりも大きな磁石トルクを発生することが可能となる。なお、永久磁石3は、3カ所以上の複数の屈曲点および直線部分を有するように構成してもよい。   By adopting such a magnet shape, the surface area of the magnet magnetic flux generating surface can be increased, so that it is possible to generate a larger magnet torque than that using a U-shaped ferrite magnet. In addition, you may comprise the permanent magnet 3 so that it may have a several bending point and linear part of three or more places.

なお、スリット追加により回転子コア外周部の重量が低減するため、当該部分に働く遠心力が低下する。このため、回転子強度の制約で高速化が困難な場合においても、本発明の構成とすることで、より高速回転での駆動が可能となる。   In addition, since the weight of a rotor core outer peripheral part reduces by adding a slit, the centrifugal force which acts on the said part falls. For this reason, even when it is difficult to increase the speed due to restrictions on the rotor strength, the configuration of the present invention enables driving at higher speed.

以下、図6を用いて本発明の第2の実施例について説明する。図6は、本実施例による圧縮機の断面構造図である。   Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a sectional structural view of the compressor according to the present embodiment.

図6において、圧縮機構部は、固定スクロ−ル部材13の端板14に直立する渦巻状ラップ15と、旋回スクロ−ル部材16の端板17に直立する渦巻状ラップ18とを噛み合わせて形成されている。そして、旋回スクロ−ル部材16をクランクシャフト6によって旋回運動させることで圧縮動作を行う。固定スクロ−ル部材13及び旋回スクロ−ル部材16によって形成される圧縮室19(19a、19b、……)のうち、最も外径側に位置している圧縮室19は、旋回運動に伴って両スクロ−ル部材13、16の中心に向かって移動し、容積が次第に縮小する。   In FIG. 6, the compression mechanism unit meshes a spiral wrap 15 standing upright on the end plate 14 of the fixed scroll member 13 and a spiral wrap 18 standing upright on the end plate 17 of the turning scroll member 16. Is formed. The revolving scroll member 16 is revolved by the crankshaft 6 to perform the compression operation. Of the compression chambers 19 (19a, 19b,...) Formed by the fixed scroll member 13 and the swivel scroll member 16, the compression chamber 19 located on the outermost diameter side is accompanied by a swirl motion. The scroll members 13 and 16 move toward the center, and the volume gradually decreases.

両圧縮室19a、19bが両スクロ−ル部材13、16の中心近傍に達すると、両圧縮室19内の圧縮ガスは圧縮室19と連通した吐出口20から吐出される。吐出された圧縮ガスは、固定スクロ−ル部材13及びフレ−ム21に設けられたガス通路(図示せず)を通ってフレ−ム21下部の圧力容器22内に至り、圧力容器22の側壁に設けられた吐出パイプ23から圧縮機外に排出される。圧力容器22内に、固定子9と回転子1とで構成される永久磁石モ−タ103が内封されており、回転子1が回転することで、圧縮動作を行う。永久磁石モ−タ103の下部には、油溜め部25が設けられている。油溜め部25内の油は回転運動により生ずる圧力差によって、クランクシャフト6内に設けられた油孔26を通って、旋回スクロ−ル部材16とクランクシャフト6との摺動部、滑り軸受け27等の潤滑に供される。圧力容器22の側壁には固定子コイル12を圧力容器22の外側に引き出すための端子箱30が設けられ、例えば、三相永久磁石モ−タの場合は、U、V、W各巻線の端子が計3個、納められている。永久磁石モ−タ103に、前述の実施例1、後述の実施例3又は実施例4記載の永久磁石同期機を適用することで、より高速回転まで駆動することが可能になると同時に、トルク向上および効率向上を図ることが可能となる。   When both the compression chambers 19 a and 19 b reach the vicinity of the centers of the scroll members 13 and 16, the compressed gas in both the compression chambers 19 is discharged from the discharge port 20 communicating with the compression chamber 19. The discharged compressed gas passes through the gas passage (not shown) provided in the fixed scroll member 13 and the frame 21 and reaches the pressure vessel 22 below the frame 21, and the side wall of the pressure vessel 22. Is discharged from the discharge pipe 23 provided outside the compressor. A permanent magnet motor 103 composed of the stator 9 and the rotor 1 is enclosed in the pressure vessel 22, and the compression operation is performed by the rotation of the rotor 1. An oil sump 25 is provided below the permanent magnet motor 103. The oil in the oil sump 25 passes through an oil hole 26 provided in the crankshaft 6 due to a pressure difference caused by a rotational motion, and a sliding portion between the turning scroll member 16 and the crankshaft 6 and a sliding bearing 27. It is used for lubrication. A terminal box 30 for pulling out the stator coil 12 to the outside of the pressure vessel 22 is provided on the side wall of the pressure vessel 22. For example, in the case of a three-phase permanent magnet motor, terminals of U, V, and W windings are provided. There are a total of three. By applying the permanent magnet synchronous machine described in the above-described first embodiment, later-described third or fourth embodiment to the permanent magnet motor 103, it is possible to drive to a higher speed, and at the same time improve the torque. In addition, the efficiency can be improved.

ところで、現在の家庭用・業務用空調機では、圧縮容器22内にR410A冷媒が封入されているものが多く、永久磁石モ−タ103の周囲温度は80℃以上となることが多い。今後、地球温暖化係数がより小さいR32冷媒の採用が進むと周囲温度はさらに上昇するため、磁石のBr低下がより顕著となる。このような場合に、前述の実施例1、後述の実施例3又は実施例4記載の永久磁石同期機を適用することで、Br低下によるトルク低下、効率低下を補うことができる。特に永久磁石3をフェライト磁石で構成する場合には、ネオジウム磁石で問題となる高温減磁が原理的に発生しないので、R32冷媒採用に伴う周囲温度上昇に対して有効な対策となる。尚、本実施例の圧縮機に前述の実施例1、後述の実施例3又は実施例4記載の永久磁石同期機を適用するにあたり、冷媒の種類が制限されるものではない。   By the way, in many current home and commercial air conditioners, the R410A refrigerant is sealed in the compression container 22, and the ambient temperature of the permanent magnet motor 103 is often 80 ° C. or more. In the future, as the adoption of R32 refrigerant having a smaller global warming potential progresses, the ambient temperature further increases, so that the reduction in Br of the magnet becomes more prominent. In such a case, by applying the permanent magnet synchronous machine described in the first embodiment and the third or fourth embodiment described later, it is possible to compensate for a torque decrease and efficiency decrease due to a decrease in Br. In particular, when the permanent magnet 3 is composed of a ferrite magnet, high temperature demagnetization which is a problem with a neodymium magnet does not occur in principle, which is an effective measure against an increase in ambient temperature due to the adoption of the R32 refrigerant. In addition, when applying the permanent magnet synchronous machine of Example 1 mentioned above and Example 3 or Example 4 mentioned later to the compressor of a present Example, the kind of refrigerant | coolant is not restrict | limited.

なお、圧縮機構成は図6記載のスクロ−ル圧縮機でも良いし、ロ−タリ圧縮機でも良いし、その他の圧縮機構を有する構成でも良い。また、本発明によれば、以上に説明したように小形で高出力のモータが実現できる。すると高速運転が可能になるなど、運転範囲を広げることが可能となり、さらには、HeやR32などの冷媒においては、R22、R407C、R410Aなどの冷媒に比べ、隙間からの漏れが大きく、特に低速運転時には循環量に対する漏れの比率が顕著に大きくなるため、効率低下が大きい。低循環量(低速運転)時の効率向上のため、圧縮機構部を小型化し、同じ循環量を得るために回転数を上げることで、漏れ損失を低減させることが有効な手段となりうるが、最大循環量を確保するために最大回転数も上げる必要がある。本発明に係る永久磁石同期機を備えた圧縮機によれば、最大トルクを大きくすることが可能となるため、最大回転数を上げることが可能となり、HeやR32などの冷媒における効率向上に有効な手段となる。   The compressor configuration may be the scroll compressor shown in FIG. 6, a rotary compressor, or a configuration having other compression mechanisms. Further, according to the present invention, as described above, a small and high output motor can be realized. Then, it becomes possible to widen the operating range, such as enabling high-speed operation. Further, in refrigerants such as He and R32, leakage from gaps is larger than refrigerants such as R22, R407C, and R410A, and in particular, low speeds. During operation, the ratio of leakage to the circulation amount is significantly increased, so that the efficiency is greatly reduced. Reducing leakage loss by reducing the size of the compression mechanism and increasing the rotational speed to obtain the same amount of circulation can be an effective means to improve efficiency during low circulation (low speed operation). It is necessary to increase the maximum number of revolutions in order to secure the circulation rate. According to the compressor provided with the permanent magnet synchronous machine according to the present invention, the maximum torque can be increased, so that the maximum number of rotations can be increased, which is effective for improving the efficiency of refrigerants such as He and R32. It becomes a means.

以下、図7a、7b、7cを用いて本発明の第3の実施例について説明する。図7Aは、本発明の第3の実施例における永久磁石同期機について、回転子を回転軸に沿う縦断面で示す部分断面図である。図7Bは、本発明の第3の実施例における永久磁石同期機について、回転子を回転軸に垂直な横断面で示す部分断面図(図7AのVIB−VIB断面)である。図7Cは、本発明の第3の実施例における永久磁石同期機について、回転子を回転軸に垂直な横断面で示す部分断面図(図6AのVIC−VIC断面)である。尚、図7B及び図7Cでは、永久磁石3を記載していないが、磁石収容孔4に実施例1と同様に永久磁石3が設けられる。   Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7a, 7b and 7c. FIG. 7A is a partial cross-sectional view showing a rotor in a longitudinal section along a rotation axis in a permanent magnet synchronous machine according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7B is a partial cross-sectional view (a VIB-VIB cross section in FIG. 7A) showing the rotor in a cross section perpendicular to the rotation axis in the permanent magnet synchronous machine in the third embodiment of the present invention. FIG. 7C is a partial cross-sectional view (VIC-VIC cross section of FIG. 6A) showing the rotor in a cross section perpendicular to the rotation axis in the permanent magnet synchronous machine in the third embodiment of the present invention. 7B and 7C, the permanent magnet 3 is not shown, but the permanent magnet 3 is provided in the magnet accommodation hole 4 as in the first embodiment.

本実施例の構成が図3と異なる点は、スリット7aを周方向に周期的に配置するのではなく、アンバランスに配置している点である。   The configuration of this embodiment is different from that of FIG. 3 in that the slits 7a are not periodically arranged in the circumferential direction but are arranged in an unbalanced manner.

具体的には、シャフト(出力軸)6が貫通する出力軸貫通孔6aと磁石収容孔4とスリット7aとを有する薄板状の回転子鉄心部材2aをシャフト6の軸方向に積層して回転子1を構成し、積層される一部の回転子鉄心部材2aを、回転子鉄心部材2aの重心位置と回転子鉄心内部に挿入されたシャフト6の重心位置とが一致しないようにスリット7aを配置して、重心位置を偏らせた回転子鉄心部材2aとしたものである。   Specifically, a thin plate-like rotor core member 2 a having an output shaft through-hole 6 a through which the shaft (output shaft) 6 passes, a magnet housing hole 4, and a slit 7 a is laminated in the axial direction of the shaft 6. 1 is arranged and slits 7a are arranged so that a part of the laminated rotor core members 2a does not coincide with the center of gravity of the rotor core member 2a and the center of gravity of the shaft 6 inserted in the rotor core. Thus, the rotor core member 2a having a biased center of gravity is obtained.

さらに具体的には、1極分だけスリット7aを設けない構成とした。或いは、スリット7aの本数を変えるようにしてもよい。要は、スリット7aが周方向にアンバランスに配置されることにより、回転子1の重心位置が変化すればよい。尚、図7B及び図7Cでは、スリット7bの記載を省略しているが、図3と同様に、スリット7bが設けられていてもよい。   More specifically, the slit 7a is not provided for one pole. Alternatively, the number of slits 7a may be changed. In short, it is only necessary that the center of gravity position of the rotor 1 is changed by arranging the slits 7a unbalanced in the circumferential direction. 7B and 7C, the description of the slit 7b is omitted, but the slit 7b may be provided as in FIG.

本実施例における回転子1の回転子鉄心2は、磁性材料からなり、スリット7aを有する薄板状部材(例えば、電磁鋼板)を積層して構成されている。スリット7aを周方向にアンバランスに配置した薄板状の回転子鉄心部材の積厚を変更することにより、重心位置の調整を容易に行える。   The rotor core 2 of the rotor 1 in the present embodiment is made of a magnetic material and is configured by laminating thin plate members (for example, electromagnetic steel plates) having slits 7a. The center-of-gravity position can be easily adjusted by changing the thickness of the thin plate-like rotor core member in which the slits 7a are arranged in an unbalanced manner in the circumferential direction.

図6に示す圧縮機において、内蔵された永久磁石モ−タ103の回転子鉄心2の任意の積厚分だけ、図7Bに示すような回転子鉄心2aの重心と回転子鉄心内部に挿入されたシャフト(出力軸)6の重心とが一致しない構成とすることで、回転子1にバランスウェイト24の機能を担わせることが可能となる。   In the compressor shown in FIG. 6, an arbitrary stacking thickness of the rotor core 2 of the built-in permanent magnet motor 103 is inserted into the center of gravity of the rotor core 2a and the rotor core as shown in FIG. 7B. In addition, the configuration in which the center of gravity of the shaft (output shaft) 6 does not coincide with each other enables the rotor 1 to have the function of the balance weight 24.

また、回転子鉄心2のうち、回転軸方向の中間(図7AのA−Aで示す位置)を境界として回転軸方向の一方の側の任意の積厚分だけを、図7Aに示すような回転子鉄心2aで構成する。これにより、回転子鉄心2aで構成された回転子部分の重心と回転子コア内部に挿入されたシャフト6の重心とが一致しない構成になる。また、前記境界に対して回転軸方向の他方の側の回転子鉄心部分は、任意の積厚分だけ、図7Bに示すように、回転子鉄心2aを反転(回転軸を中心に180度回転、或いは表裏を反転)させた回転子鉄心2bを積層して構成するとよい。   Further, in the rotor core 2, only an arbitrary thickness on one side in the rotation axis direction with the middle in the rotation axis direction (position indicated by A-A in FIG. 7A) as a boundary as shown in FIG. 7A. The rotor core 2a is used. Thereby, it becomes the structure where the gravity center of the rotor part comprised with the rotor core 2a and the gravity center of the shaft 6 inserted in the rotor core do not correspond. Further, the rotor core portion on the other side in the rotation axis direction with respect to the boundary is reversed (rotated 180 degrees around the rotation axis) by rotating the rotor core 2a by an arbitrary thickness as shown in FIG. 7B. Alternatively, the rotor core 2b with the front and back reversed may be laminated.

すなわち、積厚の中間を境界として、境界の一方の側に、上記の重心位置を偏らせた回転子鉄心部材2aを任意の積厚分だけ積層し、境界の他方の側に、上記の重心位置を偏らせた回転子鉄心部材2aを、一方の側とは反転させて、任意の積厚分だけ積層する。   That is, with the middle of the stack thickness as a boundary, the rotor core member 2a in which the position of the center of gravity is biased is laminated on one side of the boundary, and the center of gravity is stacked on the other side of the boundary. The rotor core member 2a whose position is biased is reversed with respect to one side and laminated by an arbitrary stacking thickness.

回転子鉄心2aと回転子鉄心2bとでは、スリット7aを設けていない磁極位置(アンバランス位置)が回転子径方向においてシャフト6を介して反対側に位置している。これにより、回転軸方向の一方の側で回転子鉄心2aを構成することにより、シャフト(出力軸)6の重心に対して回転子鉄心の重心をずらす方向と、回転軸方向の他方の側で回転子鉄心2bを構成することにより、シャフト6の重心に対して回転子鉄心の重心をずらす方向とが、回転子径方向においてシャフト6を介して反対方向になる。   In the rotor core 2a and the rotor core 2b, the magnetic pole position (unbalance position) where the slit 7a is not provided is located on the opposite side via the shaft 6 in the rotor radial direction. Thus, by configuring the rotor core 2a on one side in the rotation axis direction, the direction of shifting the center of gravity of the rotor core with respect to the center of gravity of the shaft (output shaft) 6 and on the other side in the rotation axis direction By configuring the rotor core 2b, the direction in which the center of gravity of the rotor core is shifted from the center of gravity of the shaft 6 is opposite to the direction through the shaft 6 in the rotor radial direction.

この場合、回転子1にバランスウェイト24の機能を担わせることが可能となるほか、回転子鉄心2aだけで構成する場合に比べ、磁気的なアンバランスが解消されるので、トルク脈動や電流脈動を低減でき振動・騒音低減を図ることができる。   In this case, the rotor 1 can be provided with the function of the balance weight 24, and the magnetic imbalance is eliminated as compared with the case where the rotor iron core 2a alone is used. Can be reduced, and vibration and noise can be reduced.

以下、図8を用いて本発明の第4の実施例について説明する。図8は、本発明の第4の実施例における永久磁石同期機について、回転子を回転軸に垂直な横断面で示す部分断面図である。   Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8: is a fragmentary sectional view which shows a rotor in the cross section perpendicular | vertical to a rotating shaft about the permanent magnet synchronous machine in the 4th Example of this invention.

本実施例では、磁石収容孔と永久磁石とが、それぞれ磁石収容孔4a,4bと永久磁石4a,4bの二層構造になっている。図示のような1極につき磁石が二層配置されている場合においても、スリット7a,7bを配置することで、実施例1と同様の効果が得られる。ここで、磁石を二層配置とする理由は、磁石表面積拡大により磁石トルクを増加させるためであり、本発明のようなリラクタンストルクの活用が困難な場合においては、二層配置による効果が特に大きい。なお、磁石は二層以上の多層でも良い。   In this embodiment, the magnet housing hole and the permanent magnet have a two-layer structure of magnet housing holes 4a and 4b and permanent magnets 4a and 4b, respectively. Even when two layers of magnets are arranged per pole as shown in the figure, the same effect as in the first embodiment can be obtained by arranging the slits 7a and 7b. Here, the reason why the magnets are arranged in two layers is to increase the magnet torque by expanding the surface area of the magnet, and in the case where it is difficult to utilize the reluctance torque as in the present invention, the effect of the two-layer arrangement is particularly large. . The magnet may be a multilayer of two or more layers.

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to each above-mentioned Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

1…回転子、2,2a,2b…回転子鉄心、3…永久磁石、4…永久磁石収容孔、5…カシメ用リベット、6…シャフト又はクランクシャフト、7a,7b…スリット、9…固定子、10…固定子鉄心、11…ティース、12(12u1,12u2,12v1,12v2,12w1,12w2)…固定子コイル、13…固定スクロ−ル部材、14…端板、15…渦巻状ラップ、16…旋回スクロ−ル部材、17…端板、18…渦巻状ラップ、19(19a,19b)…圧縮室、20…吐出口、21…フレ−ム、22…圧力容器、23…吐出パイプ、24…バランスウェイト、25…油溜部、26…油孔、27…滑り軸受け、30…端子箱、103…永久磁石モ−タ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor, 2, 2a, 2b ... Rotor core, 3 ... Permanent magnet, 4 ... Permanent magnet accommodation hole, 5 ... Riveting for caulking, 6 ... Shaft or crankshaft, 7a, 7b ... Slit, 9 ... Stator DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Stator iron core, 11 ... Teeth, 12 (12u1, 12u2, 12v1, 12v2, 12w1, 12w2) ... Stator coil, 13 ... Fixed scroll member, 14 ... End plate, 15 ... Spiral wrap, 16 Rotating scroll member 17 End plate 18 Spiral wrap 19 (19a, 19b) Compression chamber 20 Discharge port 21 Frame 22 Pressure vessel 23 Discharge pipe 24 ... balance weight, 25 ... oil reservoir, 26 ... oil hole, 27 ... sliding bearing, 30 ... terminal box, 103 ... permanent magnet motor.

Claims (2)

複数のティースを有する固定子と、該固定子に対して径方向にギャップを介して配置される回転子とを備え、
前記回転子は、径方向内側に凸となるように構成され、磁石収容孔と前記磁石収容孔に挿入された永久磁石とで構成された磁極を周方向に複数配置した永久磁石同期機において、
前記永久磁石による固定子コイル一相分の鎖交磁束Ψp(WB)と、電流実効値Irms(Arms)を前記固定子コイルに通電した時の直軸インダクタンスLd(H)および横軸インダクタンスLq(H)と、前記電流実効値Irms(Arms)とが、
Figure 0006231285
の関係を満足し、且つ前記磁極の径方向外周部に非磁性体で構成されるスリット配置され、
前記永久磁石は、フェライト磁石であって、1極を構成する前記フェライト磁石が、周方向に2つの屈曲点と、それぞれの屈曲点を始端として径方向外周側に向けて伸びる2つの直線部分と、を有し、且つ前記2つの直線部分が、径方向外周側に向けて前記2つの直線部分の間隔が広がるように、前記回転子の回転中心と前記磁極の磁極中央とを通る中央線に対して傾斜して設けられており、
前記スリットは、前記中央線に向かって凸形状の曲線を描くように円弧状を成して前記中央線の少なくとも片側に設けられ、外周側端部が内周側端部に対して前記中央線に近くなるように、前記中央線に対して傾斜して形成されていることを特徴とする永久磁石同期機。
Comprising a stator having a plurality of teeth, and a rotor disposed with a gap in the radial direction with respect to the stator, and
In the permanent magnet synchronous machine, wherein the rotor is configured to be convex radially inward, and a plurality of magnetic poles configured by a magnet housing hole and a permanent magnet inserted into the magnet housing hole are arranged in the circumferential direction.
A linear-axis inductance Ld (H) and a horizontal-axis inductance Lq (when the stator coil is energized with the interlinkage magnetic flux Ψp (WB) for one phase of the stator coil by the permanent magnet and the current effective value Irms (Arms). H) and the current effective value Irms (Arms),
Figure 0006231285
Relationships satisfied, which and is arranged slits formed of non-magnetic material radially outer peripheral portion of the pole,
The permanent magnet is a ferrite magnet, and the ferrite magnet constituting one pole has two bending points in the circumferential direction, and two linear portions extending from the respective bending points to the radially outer peripheral side. , And the two linear portions are arranged on a center line passing through the rotation center of the rotor and the magnetic pole center of the magnetic pole so that the distance between the two linear portions increases toward the radially outer peripheral side. Inclined with respect to,
The slit is formed in an arc shape so as to draw a convex curve toward the center line, and is provided on at least one side of the center line. The permanent magnet synchronous machine is formed to be inclined with respect to the center line so as to be close to the center line .
請求項に記載の永久磁石同期機において、
前記スリットは、前記中央線の両側に前記中央線に対して線対称に形成されていることを特徴とする永久磁石同期機。
In the permanent magnet synchronous machine according to claim 1 ,
The slit is formed symmetrically with respect to the center line on both sides of the center line.
JP2013034280A 2013-02-25 2013-02-25 Permanent magnet synchronous machine and compressor using the same Active JP6231285B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013034280A JP6231285B2 (en) 2013-02-25 2013-02-25 Permanent magnet synchronous machine and compressor using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013034280A JP6231285B2 (en) 2013-02-25 2013-02-25 Permanent magnet synchronous machine and compressor using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014166016A JP2014166016A (en) 2014-09-08
JP6231285B2 true JP6231285B2 (en) 2017-11-15

Family

ID=51616163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013034280A Active JP6231285B2 (en) 2013-02-25 2013-02-25 Permanent magnet synchronous machine and compressor using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6231285B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022180717A1 (en) * 2021-02-25 2022-09-01 三菱電機株式会社 Electric motor, compressor, and refrigeration cycle device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000228837A (en) * 1999-02-05 2000-08-15 Fujitsu General Ltd Permanent magnet motor
JP2001037186A (en) * 1999-07-19 2001-02-09 Toshiba Kyaria Kk Permanent magnet motor
JP2003219616A (en) * 2002-01-23 2003-07-31 Toyota Industries Corp Electric compressor, electric motor therefor and method of adjusting its rotor balance
JP2008160950A (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor driver and refrigerator possessing it
JP5061207B2 (en) * 2010-03-05 2012-10-31 株式会社日立産機システム Permanent magnet synchronous machine
JP2012055117A (en) * 2010-09-02 2012-03-15 Mitsubishi Electric Corp Permanent magnet type motor, and compressor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014166016A (en) 2014-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6002625B2 (en) Permanent magnet synchronous machine and compressor using the same
JP6118227B2 (en) Permanent magnet rotating electric machine and compressor using the same
Ostovic Memory motors-a new class of controllable flux PM machines for a true wide speed operation
US20170117762A1 (en) Permanent-magnet dynamo-electric machine and compressor using the same
JP2007312591A (en) Permanent magnet embedded rotating electric machine, motor for car air conditioner, and enclosed type electric compressor
WO2015097767A1 (en) Permanent magnet type rotating electrical machine
WO2014065102A1 (en) Permanent magnet synchronous machine, drive system using same, and compressor
JP6497173B2 (en) Switched reluctance rotating machine
JP6081315B2 (en) Permanent magnet type electric motor, compressor using the same, and refrigeration cycle apparatus
US10720807B2 (en) Magnet-type rotor, rotary electric machine equipped with magnet-type rotor, and electric vehicle equipped with rotary electric machine
JP6470598B2 (en) Permanent magnet type rotating electric machine and compressor using the same
JP6231285B2 (en) Permanent magnet synchronous machine and compressor using the same
Lee et al. Evaluation of slotless permanent synchronous motor with toroidal winding
JP6518720B2 (en) Permanent magnet type rotary electric machine and compressor using the same
JP6002619B2 (en) Permanent magnet synchronous machine and compressor using the same
JP2013013250A (en) Three-phase induction motor
Jagasics et al. Comparison of different PMSM rotor configurations
Sarlioglu High-speed flux-switching permanent magnet machine and comparison with other types of PM machines
JP2008263681A (en) Ac motor
JP7126551B2 (en) Permanent magnet type rotary electric machine and compressor using the same
JP2020188594A (en) Permanent magnet type rotary electric machine and compressor using the same
JP5083292B2 (en) Permanent magnet motor, refrigerant compressor and blower
Namba et al. Variable-field machine with three-dimensional magnetic circuit for traction motor
WO2017195264A1 (en) Permanent magnet motor
Salminen et al. Influence of air gap diameter to the performance of concentrated wound permanent magnet motors

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150319

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160322

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160427

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20161004

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161228

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20170112

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20170317

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170821

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171019

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6231285

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250