JP6272550B2 - リラクタンスモータ、およびリラクタンスモータに用いられるロータコアの製造方法 - Google Patents
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Description
T=Pn(Ld−Lq)id・iq
特許文献1に記載されたリラクタンスモータは、複数のスリットを鉄心片から打ち抜いて形成する必要がある。このため、打ち抜き形成時の磁気特性の劣化が、各所に発生することとなる。そして、このような劣化を抑えるためには、焼鈍等の熱処理が必要になるか、あるいは劣化分の特性悪化を補うためにモータ自体が大型化する、という不都合があった。
図1は、本発明の実施の形態1によるリラクタンスモータを利用する際の系を示す図である。図1において、リラクタンスモータ1は、電源供給ライン3を介して制御装置2と接続されている。そして、リラクタンスモータ1は、制御装置2から供給される電気エネルギーを、機械エネルギーに変換する電気機械である。
この図4において、ロータコア7には、同一形状のフラックスバリア12が4つ、周方向に略等間隔に形成されている。したがって、本実施の形態1におけるリラクタンスモータ1は、4極のモータとして駆動できるように構成されている。
・mgは、スリット端部の個数であり、図4では、mg=2となる。
・周方向に見て同一方向側のスリット壁の1番スリット端からi番スリット端までの間隔をδg iとするので、ここでは、i=2となる。
・niは、1以上の自然数とし、図4では、ni=5とする。
・αは、−1/4〜1/4の範囲の数とし、図4では、α=0とする。
・qは、1以上の自然数とし、図4では、q=1とする。
・Nsは、先述のように36である。
δg i=55°
・mgは、スリット端部の個数であり、図4では、mg=2となる。
・周方向に見て同一方向側のスリット壁の1番スリット端からi番スリット端までの間隔をεg iとするので、ここでは、i=2となる。
・liは、1以上の自然数とし、図4では、li=6とする。
・βは、−1/4〜1/4の範囲の数とし、図4では、β=0とする。
・qは、1以上の自然数とし、図4では、q=1とする。
・Nsは、先述のように36である。
εg i=65°
図5は、いわゆるベクトル制御のブロック図である。図5において、回転位置検出器20は、リラクタンスモータ1と連結されてロータの回転位置θを検出し、検出した回転位置θを、制御装置2に転送している。
・mgは、スリット端部の個数であり、図10では、mg=4となる。
・周方向に見て同一方向側のスリット壁の1番スリット端からi番スリット端までの間隔をδg iとするので、ここでは、i=2となる。
・niは、1以上の自然数としている。
・αは、−1/4〜1/4の範囲の数としている。
・qは、1以上の自然数としている。
・mgは、スリット端部の個数であり、図10では、mg=4となる。
・周方向に見て同一方向側のスリット壁の1番スリット端からi番スリット端までの間隔δg iとするので、ここでは、i=3である。
・niは、1以上の自然数としている。
・αは、−1/4〜1/4の範囲の数としている。
・qは、1以上の自然数としている。
・mgは、スリット端部の個数であり、図10では、mg=4となる。
・周方向に見て同一方向側のスリット壁の1番スリット端からi番スリット端までの間隔δg iとするので、ここでは、i=4となる。
・niは、1以上の自然数としている。
・αは、−1/4〜1/4の範囲の数としている。
・qは、1以上の自然数としている。
・mgは、1群におけるスリット端部の個数であり、図11では、mg=2となる。
・周方向に見て同一方向側のスリット壁の1番スリット端からi番スリット端までの間隔をδ1 iとするので、ここでは、i=2となる。
・niは、1以上の自然数としている。
・αは、−1/4〜1/4の範囲の数としている。
・qは、1以上の自然数としている。
そして、これらの内容をまとめると、図11における角度δ1 2、δ2 2、ε1 2、ε2 2は、表2のようになる。
このため、出力トルクの低下を防止するという、さらなる効果を得ることができる。
図15は、本発明の実施の形態2によるリラクタンスモータ1のロータコア7の断面図である。その構成は、先の図11とよく似ているが、1群1番スリット端部113kの右側スリット壁111kと2群1番スリット端部113mの右側スリット壁111mの相対角度ξ1 2と、1群2番スリット端部113lの左側スリット壁112lと2群1番スリット端部113mの左側スリット壁112mの相対角度ψ1 2とを、下式(7)、(8)で設定していることが異なる。
・gは、群の個数であり、図15では、g=2である。
・群1と群jの間隔を、ξ1 jおよびψ1 jとするので、ここでは、j=2である。
・kiおよびsjは、1以上の自然数としている。
・γおよびηは、−1/4〜1/4の範囲の数としている。
・rは、1以上の自然数とし、かつ、r≠qとしている。
図16は、本発明の実施の形態3によるリラクタンスモータ1のロータコア7の断面図である。その構成は、先の図11とよく似ているが、1群をスリット端部113oと113rで構成し、2群をスリット端部113pと113qで構成している。さらに、それぞれの群でni=liとすることによって、スリット11の形状がスリット11の周方向の中心に対して線対象としている点が図11とは異なっている。
図17A〜図17Cのそれぞれは、本発明の実施の形態4によるリラクタンスモータ1のスリット端部を拡大した断面図である。具体的には、スリット端部113のバリエーションとして、図17Aにはケース(a)、図17Bにはケース(b)、図17Cにはケース(c)をそれぞれ例示している。いずれのバリエーションも、軸中心とスリット端部113の周方向中心を通る中心線が描かれている。図17A〜図17C中、スリット壁111およびスリット壁112は、中心線に対して線対象としている。
本実施の形態5では、スリット端部113における壁長さとトルクリップルとの関係について検討する。先の実施の形態4で示した図17Cのケース(c)において、壁長さの定義を示している。この壁長さは、スリット端部113のロータ外周に対して内周方面に伸びる部分が2つあるが、その長さの短い側の長さに相当する。この部分が、トルクリップルを発生させる部分である。
図19は、本発明の実施の形態6によるリラクタンスモータ1のスリット端部の角度と出力トルクの関係を示す図である。より具体的には、スリット端部の角度と、同一電流を通電した場合のトルクとの関係を説明するための図である。図19において、スリット端部113の電気角が10〜20°の場合に、トルクのピークが表れており、高出力化できることを示している。したがって、先の実施の形態1〜5の構成を取りつつ、スリット端部113の角度θを、電気角で10°〜20°とすることが好ましい。
図20における角度δg 2、εg 2、θは、表5のようになる。
図21は、本発明の実施の形態7によるリラクタンスモータ1のロータの断面図を示す図である。ロータコア7の形状は、先の図16と同一形状であるが、スリット11内の一部に永久磁石40a、40bを配置している点が異なる。永久磁石40a、40bは、周方向に隣り合う磁極が互いに異極となるように着磁されており、同一フラックスバリア12内の永久磁石40a、40bは、同一磁極を形成するように着磁されている。
Claims (9)
- ロータコアがシャフトに固定されて構成されるロータと、
巻線を収納するスロットを有するステータと
を備え、前記ロータと前記ステータとが磁気ギャップを介して回転自在に配置されたリラクタンスモータにおいて、
前記スロットの数をNsとし、
前記ロータコアは、1つ以上のスリットとコア層とが径方向に交互に並んで形成されたフラックスバリアを周方向に極数分有し、
1極あたりにおけるスリットの、ロータ外周に近接するスリット端部を1以上の群に分け、
群番号をgとする1つの群に含まれるスリット端部の個数をmg個とし、スリット端部に対して周方向の右側から順に1番からmg番までの番号を付け、
それぞれのスリット端部において、ロータ外周から内周方面に伸びるスリット壁に関して、周方向に見て右側のスリット壁の1番スリット端からi番スリット端までの間隔をδg iとし、niを1以上の自然数とし、αを−1/4以上1/4以下の範囲の数とし、qを1以上の自然数としたとき、δg iが下式(1)
リラクタンスモータ。 - 前記群は、複数の群であり、
1群1番スリット端部において、ロータ外周から内周方面に伸びる前記右側のスリット壁から、j群1番スリット端部において、ロータ外周から内周方面に伸びる前記右側のスリット壁までの、周方向に見た間隔をξg jとし、kjを1以上の自然数とし、γを−1/4以上1/4以下の範囲の数とし、rを1以上の自然数としたとき、ξg jが下式(3)
請求項1に記載のリラクタンスモータ。 - 前記スリットは、スリット中心と軸中心を通る線に対して線対象である形状を有する
請求項1または2に記載のリラクタンスモータ。 - 前記スリットは、前記スリット端部の周方向中央と軸中心を通る線に対して、前記右側のスロット壁と前記左側のスロット壁が線対象となる端部形状を有する
請求項1から3のいずれか1項に記載のリラクタンスモータ。 - 前記スリットは、1つのスリット端部における前記右側のスロット壁と前記左側のスロット壁のうち、長さが短い方のスロット壁の長さを壁長さとしたとき、前記壁長さを分子とし、前記磁気ギャップの径方向長さを分母とした分数の値が、7.5以上となる端部形状を有する
請求項1から4のいずれか1項に記載のリラクタンスモータ。 - 前記スリットは、前記スリット端部の電気角度が10°以上20°以下の範囲となる端部形状を有する
請求項1から5のいずれか1項に記載のリラクタンスモータ。 - 前記スリットは、内部の一部に永久磁石が配置されている
請求項1から6のいずれか1項に記載のリラクタンスモータ。 - ロータコアをシャフトに固定して構成されるロータと、
巻線を収納するスロットを有するステータと
を備え、前記ロータと前記ステータとを磁気ギャップを介して回転自在に配置したリラクタンスモータに用いられるロータコアの製造方法であって、
前記スロットの数をNsとし、
前記ロータコアは、1つ以上のスリットとコア層とを径方向に交互に並べて形成したフラックスバリアを周方向に極数分有し、
1極あたりにおけるスリットの、ロータ外周に近接するスリット端部を1以上の群に分け、
群番号をgとする1つの群に含まれるスリット端部の個数をmg個とし、スリット端部に対して周方向の右側から順に1番からmg番までの番号を付けた場合において、
それぞれのスリット端部において、ロータ外周から内周方面に伸びるスリット壁に関して、周方向に見て右側のスリット壁の1番スリット端からi番スリット端までの間隔をδg iとし、niを1以上の自然数とし、αを−1/4以上1/4以下の範囲の数とし、qを1以上の自然数としたとき、δg iが下式(5)
リラクタンスモータに用いられるロータコアの製造方法。 - 前記スリットは、1つのスリット端部における前記右側のスロット壁と前記左側のスロット壁のうち、長さが短い方のスロット壁の長さを壁長さとしたとき、前記壁長さを分子とし、前記磁気ギャップの径方向長さを分母とした分数の値が、7.5以上となる端部形状を有する
請求項8に記載のリラクタンスモータに用いられるロータコアの製造方法。
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