JPH04210758A - 永久磁石回転子 - Google Patents
永久磁石回転子Info
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- JPH04210758A JPH04210758A JP90403090A JP40309090A JPH04210758A JP H04210758 A JPH04210758 A JP H04210758A JP 90403090 A JP90403090 A JP 90403090A JP 40309090 A JP40309090 A JP 40309090A JP H04210758 A JPH04210758 A JP H04210758A
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- Japan
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- permanent magnet
- rotor
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- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 13
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 26
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
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- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
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Landscapes
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１
【産業上の利用分野］本発明は、一般産業用に使用され
る自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の構造に関
する。 ［０００２］ 【従来の技術】自己始動形永久磁石式同期電動機は、定
速度運転性及び高効率・高力率の観点から従来より広く
使用されており、その永久磁石回転子についても様々な
構造が検討されてきている。 ［０００３］従来の永久磁石回転子の一般的な構成の一
事例を図４を使用して説明する。図４において、１は回
転子鉄心、２はアルミダイカストされ且つそれぞれ相等
しい断面積を有する始動用２次導体であり、回転子鉄心
両側面に配設した短絡環（図示せず）と一体成型されて
いる。 ［０００４］３は永久磁石で前記回転子鉄心１の中心と
同じ中心となるように円型状に形成している。４は永久
磁石３の間の磁気短絡を防止するためのスリットである
。 ［０００５］以上のように構成された永久磁石回転子を
有する自己始動形永久磁石式同期電動機の作動について
説明する。 ［０００６］固定子の電機子巻線（図示せず）に電源が
印加されると、回転磁界が発生し、この磁束が回転子の
始動用２次導体２に鎖交することによって導体内に誘導
電流が流れ、前記回転磁界と作用してトルクを生じて回
転し始める。即ち本同期電動機は誘導電動機として始動
する。 ［０００７］続いて回転数が同期速度近くに到達すると
回転子は永久磁石３の磁極によって同期速度に引込まれ
、以後は電源周波数に同期した同期運転を行うこととな
る。 ［０００８］そして永久磁石３の発生する磁束があるた
め励磁電力は不要となって高い効率および力率が得られ
るとともに、負荷変動があっても同期速度で定速回転す
るため、繊維工場のように本電動機を多数台皿べてイン
バータ駆動するような場合には、インバータの出力周波
数に同期させた揃速運転制御をすることも可能となる。 ［０００９］ここで始動用２次導体２を永久磁石３の外
側に配設している理由は、もしその逆の位置に配設した
場合固定子電機子巻線の作る磁束が回転子に入って始動
用２次導体２に鎖交する過程において、その中間に介在
する永久磁石３によって磁束の流れが阻害されるため、
誘導電動機として始動するときの始動特性が悪化すると
いう欠点があるためである。 ［００１０１
る自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の構造に関
する。 ［０００２］ 【従来の技術】自己始動形永久磁石式同期電動機は、定
速度運転性及び高効率・高力率の観点から従来より広く
使用されており、その永久磁石回転子についても様々な
構造が検討されてきている。 ［０００３］従来の永久磁石回転子の一般的な構成の一
事例を図４を使用して説明する。図４において、１は回
転子鉄心、２はアルミダイカストされ且つそれぞれ相等
しい断面積を有する始動用２次導体であり、回転子鉄心
両側面に配設した短絡環（図示せず）と一体成型されて
いる。 ［０００４］３は永久磁石で前記回転子鉄心１の中心と
同じ中心となるように円型状に形成している。４は永久
磁石３の間の磁気短絡を防止するためのスリットである
。 ［０００５］以上のように構成された永久磁石回転子を
有する自己始動形永久磁石式同期電動機の作動について
説明する。 ［０００６］固定子の電機子巻線（図示せず）に電源が
印加されると、回転磁界が発生し、この磁束が回転子の
始動用２次導体２に鎖交することによって導体内に誘導
電流が流れ、前記回転磁界と作用してトルクを生じて回
転し始める。即ち本同期電動機は誘導電動機として始動
する。 ［０００７］続いて回転数が同期速度近くに到達すると
回転子は永久磁石３の磁極によって同期速度に引込まれ
、以後は電源周波数に同期した同期運転を行うこととな
る。 ［０００８］そして永久磁石３の発生する磁束があるた
め励磁電力は不要となって高い効率および力率が得られ
るとともに、負荷変動があっても同期速度で定速回転す
るため、繊維工場のように本電動機を多数台皿べてイン
バータ駆動するような場合には、インバータの出力周波
数に同期させた揃速運転制御をすることも可能となる。 ［０００９］ここで始動用２次導体２を永久磁石３の外
側に配設している理由は、もしその逆の位置に配設した
場合固定子電機子巻線の作る磁束が回転子に入って始動
用２次導体２に鎖交する過程において、その中間に介在
する永久磁石３によって磁束の流れが阻害されるため、
誘導電動機として始動するときの始動特性が悪化すると
いう欠点があるためである。 ［００１０１
【発明が解決しようとする課題］しかしながら上記のよ
うな構成では、永久磁石３を始動用２次導体の内側に配
設しであるため永久磁石３の外周表面積が小さくなり、
従って回転子外周に取り出せる永久磁石３の発生磁束量
が不充分で所要の同期トルクを得るために大きな電機子
電流を要し、効率をあまり向上させることができないと
いう問題点を有していた。 ［００１１１本発明は上記問題点に鑑み、永久磁石から
取り出せる永久磁石の発生磁束量を増やすために、永久
磁石および始動用２次導体の形状および配設を工夫する
ことにより高い効率が得られる永久磁石回転子を提供す
るものである。 ［００１２］ 【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の永久磁石回転子は、回転子鉄心の外周部に
複数個の始動用２次導体を有し、且つ前記始動用２次導
体の内側に複数個のセグメント状の永久磁石を配設して
なる永久磁石回転子において、この永久磁石の外周を部
分的に回転子外径に近接させるとともに、永久磁石外周
と回転子外径との距離が大きい場所の始動用２次導体ほ
どその導体断面積を大きくして、回転子全体として必要
なだけの導体総断面積を確保した構成とするものである
。 ［００１３］
うな構成では、永久磁石３を始動用２次導体の内側に配
設しであるため永久磁石３の外周表面積が小さくなり、
従って回転子外周に取り出せる永久磁石３の発生磁束量
が不充分で所要の同期トルクを得るために大きな電機子
電流を要し、効率をあまり向上させることができないと
いう問題点を有していた。 ［００１１１本発明は上記問題点に鑑み、永久磁石から
取り出せる永久磁石の発生磁束量を増やすために、永久
磁石および始動用２次導体の形状および配設を工夫する
ことにより高い効率が得られる永久磁石回転子を提供す
るものである。 ［００１２］ 【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の永久磁石回転子は、回転子鉄心の外周部に
複数個の始動用２次導体を有し、且つ前記始動用２次導
体の内側に複数個のセグメント状の永久磁石を配設して
なる永久磁石回転子において、この永久磁石の外周を部
分的に回転子外径に近接させるとともに、永久磁石外周
と回転子外径との距離が大きい場所の始動用２次導体ほ
どその導体断面積を大きくして、回転子全体として必要
なだけの導体総断面積を確保した構成とするものである
。 ［００１３］
【作用】本発明は上記した構成によって、永久磁石の外
周側の表面積が大きく取れるので回転子外周に取り出せ
る永久磁石の発生磁束量が増えるため、所要の同期トル
クを得るための電機子電流は小さくてすむことになり、
電動機効率を向上させることができる。 ［００１４］また永久磁石外周が回転子外径に近接して
いる場所には始動用２次導体が配設できないにも拘らず
、永久磁石外周と回転子外径との距離が大きい場所の始
動用２次導体ほどその導体断面積を大きくして、回転子
全体として必要なだけの導体総断面積を確保するように
しているため、充分な同期引込みトルクを得ることがで
きる。 ［００１５］
周側の表面積が大きく取れるので回転子外周に取り出せ
る永久磁石の発生磁束量が増えるため、所要の同期トル
クを得るための電機子電流は小さくてすむことになり、
電動機効率を向上させることができる。 ［００１４］また永久磁石外周が回転子外径に近接して
いる場所には始動用２次導体が配設できないにも拘らず
、永久磁石外周と回転子外径との距離が大きい場所の始
動用２次導体ほどその導体断面積を大きくして、回転子
全体として必要なだけの導体総断面積を確保するように
しているため、充分な同期引込みトルクを得ることがで
きる。 ［００１５］
【実施例】以下本発明の実施例の永久磁石回転子につい
て図面を参照しながら説明する。 ［００１６］図１は本発明の一実施例における永久磁石
回転子を示す軸と直角方向の断面図であり、図２は自己
始動形磁石式同期電動機の回転数−トルク特性を示す図
面である。 ［００１７］図１において、１１は回転子鉄心、１２は
アルミダイカストされた始動用２次導体である。１３は
馬蹄形に形成された永久磁石でその端部を相対向させて
２個設けている。１４はスリットで永久磁石１３の相対
向する端部間に位置している。 ［００１８］ここで永久磁石１３はその中央部外周を回
転子鉄心１１の外径と中程を近接するとともに端部を離
している。 ［００１９］そして、永久磁石１３の端部側の始動用２
次導体１２の断面積１２ａを大きくしている。このこと
により、永久磁石３の発生磁束量が増加し、回転子外周
にはより多くの永久磁石１３の磁束量を取り出すことが
できる。 ［００２０］したがって、所要の同期トルクを得るに必
要な電機子電流が小さくてすむようになり、電動機効率
を向上させることが可能となる。 ［００２１］一方図１から明らかなように、永久磁石１
３の中央部外周を回転子の外径近傍まで突出させている
ため、永久磁石１３の中央部付近の外側には従来例の如
き始動用２次導体１２を配設することができず、導体本
数が減るので回転子の等価２次抵抗値は大きくなる。 ［００２２］このことによる電動機の回転数−トルク特
性への影響を図２を参照しながら説明する。 ［００２３］従来例の特性を曲線Ａと仮定する。電動機
は電源を印加すると誘導電動機として曲線Ａで示す如き
トルクを発生しつつ回転速度を上げて行き、同期速度Ｎ
Ｓ近くの回転数Ｎｐに達すると永久磁石１３の磁極によ
って同期速度Ｎｓに引込まれて同期運転する。このとき
の同期引込みトルクがＴＡであったとする。 ［００２４１本発明では前述如く等価２次抵抗値が増大
するので、誘導電動機として始動中の回転数−トルク特
性は曲線Ｂのようになり、従来例における最大トルク点
ＱＡは比例推移の原理によりＱ、点に移り最大トルク時
回転数は低下する。このため永久磁石１３の磁極が回転
子を同期速度Ｎｓに引込むことのできる回転数ＮＰに達
したときの誘導電動機としての発生トルクは低下してし
まい、従って同期引込みトルクはＴＢまで低下すること
となる。 ［００２５］このとき同期引込みトルクがＴＢ以上必要
であれば同期速度Ｎｓへの引込みは不可能となり、同期
運転ができないこととなる。 ［００２６］これを改善するために、本発明は図１に示
すように永久磁石３の両端に向けて、永久磁石３の外周
と回転子外径との距離が大きくなるにつれて、始動用２
次導体２の断面積を順次大きくして行き、回転子全体と
して必要なだけの導体総断面積を確保するようにしてい
るため、回転子の等価２次抵抗値は低く押えられており
、充分な同期引込みトルクを得ることができる。 ［００２７］尚実際の設計に当っては、等ｇｆＪ２次抵
抗値のほかにも回転子鉄心の磁束通路やパーミアンス、
リアクタンス等を充分考慮に入れながら永久磁石３およ
び始動用２次導体２の形状９寸法を決定していく必要が
あることは言うまでもない。 ［００２８１次に本発明の他の実施例を図３に示す。こ
の場合は永久磁石１１３の外周を両端部に向うほど回転
子外周に近づけるようにかまぼこ状にして磁石表面積を
増大させたものである。従って、永久磁石１１３の中央
部に向うほど外側の始動用２次導体１１２の断面積１１
２ａを大きくして、回転子全体の等価２次抵抗値を低く
押えることにより充分な同期引込みトルクが確保できる
ようにされている。この場合も上述の実施例と同様の作
用効果が得られる。 ［００２９］
て図面を参照しながら説明する。 ［００１６］図１は本発明の一実施例における永久磁石
回転子を示す軸と直角方向の断面図であり、図２は自己
始動形磁石式同期電動機の回転数−トルク特性を示す図
面である。 ［００１７］図１において、１１は回転子鉄心、１２は
アルミダイカストされた始動用２次導体である。１３は
馬蹄形に形成された永久磁石でその端部を相対向させて
２個設けている。１４はスリットで永久磁石１３の相対
向する端部間に位置している。 ［００１８］ここで永久磁石１３はその中央部外周を回
転子鉄心１１の外径と中程を近接するとともに端部を離
している。 ［００１９］そして、永久磁石１３の端部側の始動用２
次導体１２の断面積１２ａを大きくしている。このこと
により、永久磁石３の発生磁束量が増加し、回転子外周
にはより多くの永久磁石１３の磁束量を取り出すことが
できる。 ［００２０］したがって、所要の同期トルクを得るに必
要な電機子電流が小さくてすむようになり、電動機効率
を向上させることが可能となる。 ［００２１］一方図１から明らかなように、永久磁石１
３の中央部外周を回転子の外径近傍まで突出させている
ため、永久磁石１３の中央部付近の外側には従来例の如
き始動用２次導体１２を配設することができず、導体本
数が減るので回転子の等価２次抵抗値は大きくなる。 ［００２２］このことによる電動機の回転数−トルク特
性への影響を図２を参照しながら説明する。 ［００２３］従来例の特性を曲線Ａと仮定する。電動機
は電源を印加すると誘導電動機として曲線Ａで示す如き
トルクを発生しつつ回転速度を上げて行き、同期速度Ｎ
Ｓ近くの回転数Ｎｐに達すると永久磁石１３の磁極によ
って同期速度Ｎｓに引込まれて同期運転する。このとき
の同期引込みトルクがＴＡであったとする。 ［００２４１本発明では前述如く等価２次抵抗値が増大
するので、誘導電動機として始動中の回転数−トルク特
性は曲線Ｂのようになり、従来例における最大トルク点
ＱＡは比例推移の原理によりＱ、点に移り最大トルク時
回転数は低下する。このため永久磁石１３の磁極が回転
子を同期速度Ｎｓに引込むことのできる回転数ＮＰに達
したときの誘導電動機としての発生トルクは低下してし
まい、従って同期引込みトルクはＴＢまで低下すること
となる。 ［００２５］このとき同期引込みトルクがＴＢ以上必要
であれば同期速度Ｎｓへの引込みは不可能となり、同期
運転ができないこととなる。 ［００２６］これを改善するために、本発明は図１に示
すように永久磁石３の両端に向けて、永久磁石３の外周
と回転子外径との距離が大きくなるにつれて、始動用２
次導体２の断面積を順次大きくして行き、回転子全体と
して必要なだけの導体総断面積を確保するようにしてい
るため、回転子の等価２次抵抗値は低く押えられており
、充分な同期引込みトルクを得ることができる。 ［００２７］尚実際の設計に当っては、等ｇｆＪ２次抵
抗値のほかにも回転子鉄心の磁束通路やパーミアンス、
リアクタンス等を充分考慮に入れながら永久磁石３およ
び始動用２次導体２の形状９寸法を決定していく必要が
あることは言うまでもない。 ［００２８１次に本発明の他の実施例を図３に示す。こ
の場合は永久磁石１１３の外周を両端部に向うほど回転
子外周に近づけるようにかまぼこ状にして磁石表面積を
増大させたものである。従って、永久磁石１１３の中央
部に向うほど外側の始動用２次導体１１２の断面積１１
２ａを大きくして、回転子全体の等価２次抵抗値を低く
押えることにより充分な同期引込みトルクが確保できる
ようにされている。この場合も上述の実施例と同様の作
用効果が得られる。 ［００２９］
【発明の効果】以上のように本発明は、回転子鉄心の外
周部に複数個の始動用２次導体を有し、且つ前記始動用
２次導体の内側に複数個のセグメント状の永久磁石を配
設してなる永久磁石回転子において、この永久磁石の外
周を部分的に回転子外径に近接させるとともに、永久磁
石外周と回転子外径との距離が大きい場所の始動用２次
導体ほどその断面積を大きくして、回転子全体として必
要なだけの導体総断面積を確保するようにしているため
、永久磁石の外周表面積を拡大して永久磁石の発生磁束
量を増やすことが可能となって効率を向上させることが
できるとともに、等（ｉＩｆｉ２次抵抗値も低く押えら
れているので充分な引込みトルクを得ることができる。
周部に複数個の始動用２次導体を有し、且つ前記始動用
２次導体の内側に複数個のセグメント状の永久磁石を配
設してなる永久磁石回転子において、この永久磁石の外
周を部分的に回転子外径に近接させるとともに、永久磁
石外周と回転子外径との距離が大きい場所の始動用２次
導体ほどその断面積を大きくして、回転子全体として必
要なだけの導体総断面積を確保するようにしているため
、永久磁石の外周表面積を拡大して永久磁石の発生磁束
量を増やすことが可能となって効率を向上させることが
できるとともに、等（ｉＩｆｉ２次抵抗値も低く押えら
れているので充分な引込みトルクを得ることができる。
【図１】 本発明の一実施例を示す永久磁石回転子の軸
と直角方向の断面図
と直角方向の断面図
【図２】図１の自己始動形磁石式同期電動機の回転数ト
ルク特性を示すグラフ
ルク特性を示すグラフ
【図３】本発明の他の実施例における永久磁石回転子の
軸と直角方向の断面図
軸と直角方向の断面図
【図４】従来の永久磁石回転子の軸と直角方向の断面図
１１ 回転子鉄心
１２ 始動用２次導体
１３ 永久磁石
１４ スリット
【図１】
Claims (3)
- 【請求項１】回転子鉄心の外周部に複数個の始動用２次
導体を有し、且つ前記始動用２次導体の内側に複数個の
セグメント状の永久磁石を配設してなるものであって、
この永久磁石の外周を回転子外径に部分的に近接させる
とともに、永久磁石外周と回転子外径との距離が大きい
場所の始動用２次導体ほどその断面積を大きくしたこと
を特徴とする永久磁石回転子。 - 【請求項２】永久磁石を馬蹄形に形成して回転子鉄心に
配設し、回転子鉄心外径と永久磁石の端部との距離が長
い個所に断面積の大きな始動用２次導体を配置してなる
請求項１記載の永久磁石回転子。 - 【請求項３】永久磁石をかまぼこ状に形成して回転子鉄
心に配設し、回転子鉄心外径とこの永久磁石とが離れた
個所に断面積の大きな始動用２次導体を配置してなる請
求項１記載の永久磁石回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP90403090A JPH04210758A (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | 永久磁石回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP90403090A JPH04210758A (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | 永久磁石回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04210758A true JPH04210758A (ja) | 1992-07-31 |
Family
ID=18512848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP90403090A Pending JPH04210758A (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | 永久磁石回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04210758A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040008940A (ko) * | 2002-07-19 | 2004-01-31 | 주식회사 효성 | 슬롯형상이 서로 다른 구조를 갖는 전동기 |
| KR100479080B1 (ko) * | 2002-10-23 | 2005-03-25 | 엘지전자 주식회사 | 유도 동기기 |
| US7183685B2 (en) * | 2002-12-19 | 2007-02-27 | Danfoss Compressors Gmbh | Rotor for an electric motor |
| WO2007072707A1 (ja) * | 2005-12-19 | 2007-06-28 | Daikin Industries, Ltd. | 電動機並びにその回転子及び回転子用磁心 |
| JP2007330060A (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Hitachi Appliances Inc | 永久磁石電動機，永久磁石同期電動機の回転子及びそれを用いた圧縮機 |
| JP2010246229A (ja) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Panasonic Corp | 同期モーター搭載圧縮機および同期モーターの製造方法 |
| US8405272B2 (en) | 2009-08-07 | 2013-03-26 | Hitachi Appliances, Inc. | Self-starting permanent magnet synchronous motor and compressor and refrigeration cycle using the same |
| RU2604982C1 (ru) * | 2015-02-18 | 2016-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ДЕГТЯРЕВ" | Устройство трехфазного асинхронного двигателя повышенной механической мощности |
| KR102120361B1 (ko) * | 2018-12-06 | 2020-06-08 | 전자부품연구원 | 길이가 다른 도체바를 구비하는 회전자 및 그를 포함하는 동기형 모터 |
-
1990
- 1990-12-18 JP JP90403090A patent/JPH04210758A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040008940A (ko) * | 2002-07-19 | 2004-01-31 | 주식회사 효성 | 슬롯형상이 서로 다른 구조를 갖는 전동기 |
| KR100479080B1 (ko) * | 2002-10-23 | 2005-03-25 | 엘지전자 주식회사 | 유도 동기기 |
| US7183685B2 (en) * | 2002-12-19 | 2007-02-27 | Danfoss Compressors Gmbh | Rotor for an electric motor |
| WO2007072707A1 (ja) * | 2005-12-19 | 2007-06-28 | Daikin Industries, Ltd. | 電動機並びにその回転子及び回転子用磁心 |
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