JPH05260712A - 永久磁石同期電動機 - Google Patents
永久磁石同期電動機Info
- Publication number
- JPH05260712A JPH05260712A JP5007492A JP5007492A JPH05260712A JP H05260712 A JPH05260712 A JP H05260712A JP 5007492 A JP5007492 A JP 5007492A JP 5007492 A JP5007492 A JP 5007492A JP H05260712 A JPH05260712 A JP H05260712A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- permanent magnet
- armature winding
- air gap
- synchronous motor
- magnet synchronous
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 永久磁石のＢ−Ｈカーブ上の動作点を高パー
ミアンス（高導磁度）側にし、エアギャップ中の電機子
巻線に鎖交する鎖交磁束密度を増加させ、単位アンペア
ターンあたりのトルクを向上させる永久磁石同期電動機
を提供する。 【構成】 本発明の永久磁石同期電動機は、その永久磁
石同期電動機内に永久磁石２とコア３とを有し、この間
のエアギャップ４に電機子巻線１が施されている。この
エアギャップ４に施されている電機子巻線１が銅に対し
て２０〜３０％の鉄を含有した磁性導体からなる電機子
巻線としたことによって、抵抗値が増加し、かつ飽和磁
束密度（Ｂｓ）及び透磁率が向上し、永久磁石同期電動
機のトルクが向上し応答が速くなる。
ミアンス（高導磁度）側にし、エアギャップ中の電機子
巻線に鎖交する鎖交磁束密度を増加させ、単位アンペア
ターンあたりのトルクを向上させる永久磁石同期電動機
を提供する。 【構成】 本発明の永久磁石同期電動機は、その永久磁
石同期電動機内に永久磁石２とコア３とを有し、この間
のエアギャップ４に電機子巻線１が施されている。この
エアギャップ４に施されている電機子巻線１が銅に対し
て２０〜３０％の鉄を含有した磁性導体からなる電機子
巻線としたことによって、抵抗値が増加し、かつ飽和磁
束密度（Ｂｓ）及び透磁率が向上し、永久磁石同期電動
機のトルクが向上し応答が速くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は永久磁石同期電動機、特
にギャップワインディングモータとして使用される永久
磁石同期電動機に関するものである。
にギャップワインディングモータとして使用される永久
磁石同期電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は、ブラシレス永久磁石同期電動機
として、主にスロットワインディングモータ（ＳＷＭ）
を使用していた。このスロットワインディングモータ
（ＳＷＭ）は、永久磁石とコアとの間のエアギャップを
コアに形成された突起部であるティースによって分割
し、分割された空間であるスロットに電機子巻線を施し
たものである。また、このモータに使用される電機子巻
線は銅線またはアルミニウム線であった。
として、主にスロットワインディングモータ（ＳＷＭ）
を使用していた。このスロットワインディングモータ
（ＳＷＭ）は、永久磁石とコアとの間のエアギャップを
コアに形成された突起部であるティースによって分割
し、分割された空間であるスロットに電機子巻線を施し
たものである。また、このモータに使用される電機子巻
線は銅線またはアルミニウム線であった。
【０００３】従って、エアギャップが狭いことから電機
子反作用が大きく、これに伴って、大電流では磁束の減
少によりトルクが飽和し易い。
子反作用が大きく、これに伴って、大電流では磁束の減
少によりトルクが飽和し易い。
【０００４】また、コアは磁気飽和し易いので、モータ
の高出力密度化は妨げられる。一方、飽和を妨げながら
磁束を増やそうとすれば、電機子巻線の起磁力を犠牲に
することとなり、モータの出力密度は上げにくくなると
いう欠点があった。
の高出力密度化は妨げられる。一方、飽和を妨げながら
磁束を増やそうとすれば、電機子巻線の起磁力を犠牲に
することとなり、モータの出力密度は上げにくくなると
いう欠点があった。
【０００５】そこで、近年はギャップワインディングモ
ータ（ＧＷＭ）が注目されるに至っている。このギャッ
プワインディングモータ（ＧＷＭ）は、永久磁石とコア
との間のエアギャップにティースを設けることなく、こ
のエアギャップに電機子巻線を施したものである。
ータ（ＧＷＭ）が注目されるに至っている。このギャッ
プワインディングモータ（ＧＷＭ）は、永久磁石とコア
との間のエアギャップにティースを設けることなく、こ
のエアギャップに電機子巻線を施したものである。
【０００６】従って、広いエアギャップで電機子反作用
が抑制されるので、大電流時でも磁束の減少は極僅かで
あり、トルクの飽和は起きにくい。
が抑制されるので、大電流時でも磁束の減少は極僅かで
あり、トルクの飽和は起きにくい。
【０００７】更に、コアが磁気飽和するという心配はほ
とんどなくなり、磁石の性能を高めれば高めるほど、モ
ータの高出力密度化が図れ、サーボモータに相応する特
徴が備わっている。
とんどなくなり、磁石の性能を高めれば高めるほど、モ
ータの高出力密度化が図れ、サーボモータに相応する特
徴が備わっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ギャッ
プワインディングモータ（ＧＷＭ）に使用される電機子
巻線は高導電材である銅線またはアルミニウム線である
ため、ロータとして用いられる永久磁石は非磁性電機子
巻線と対向することとなり、そのＢ−Ｈカーブ上の動作
点が低パーミアンス（低透磁率）側になり、これにとも
なって、エアギャップ中の電機子巻線に鎖交する鎖交磁
束密度は低下し、単位アンペアターンあたりのトルクは
小さくなるという問題点があった。
プワインディングモータ（ＧＷＭ）に使用される電機子
巻線は高導電材である銅線またはアルミニウム線である
ため、ロータとして用いられる永久磁石は非磁性電機子
巻線と対向することとなり、そのＢ−Ｈカーブ上の動作
点が低パーミアンス（低透磁率）側になり、これにとも
なって、エアギャップ中の電機子巻線に鎖交する鎖交磁
束密度は低下し、単位アンペアターンあたりのトルクは
小さくなるという問題点があった。
【０００９】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的はギャップワインディングモー
タ（ＧＷＭ）でありながら、永久磁石のＢ−Ｈカーブ上
の動作点を高パーミアンス（高透磁率）側にし、エアギ
ャップ中の電機子巻線に鎖交する鎖交磁束密度を増加さ
せ、単位アンペアターンあたりのトルクを向上させる永
久磁石同期電動機を提供することにある。
たものであり、その目的はギャップワインディングモー
タ（ＧＷＭ）でありながら、永久磁石のＢ−Ｈカーブ上
の動作点を高パーミアンス（高透磁率）側にし、エアギ
ャップ中の電機子巻線に鎖交する鎖交磁束密度を増加さ
せ、単位アンペアターンあたりのトルクを向上させる永
久磁石同期電動機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明における永久磁石同期電動機は、永
久磁石の周りに電機子巻線が配置された永久磁石同期電
動機であって、電機子巻線として、鉄、コバルトおよび
／またはニッケルを含む鉄族に属する金属元素を含有す
る銅線を用いることを特徴とする。
するために、本発明における永久磁石同期電動機は、永
久磁石の周りに電機子巻線が配置された永久磁石同期電
動機であって、電機子巻線として、鉄、コバルトおよび
／またはニッケルを含む鉄族に属する金属元素を含有す
る銅線を用いることを特徴とする。
【００１１】
【作用】以上のような構成を有する本発明に係る永久磁
石同期電動機においては、電機子巻線として、鉄、コバ
ルトおよび／またはニッケルを含む鉄族に属する金属元
素を含有する磁性を帯びた銅線を用いているので、永久
磁石のＢ−Ｈカーブ上の動作点は高パーミアンス（高透
磁率）側となり、エアギャップ中の電機子巻線に鎖交す
る鎖交磁束密度が増加し、単位アンペアターンあたりの
トルクは向上する。
石同期電動機においては、電機子巻線として、鉄、コバ
ルトおよび／またはニッケルを含む鉄族に属する金属元
素を含有する磁性を帯びた銅線を用いているので、永久
磁石のＢ−Ｈカーブ上の動作点は高パーミアンス（高透
磁率）側となり、エアギャップ中の電機子巻線に鎖交す
る鎖交磁束密度が増加し、単位アンペアターンあたりの
トルクは向上する。
【００１２】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を説明する。
を説明する。
【００１３】図１は、本発明に係る永久磁石同期電動機
が用いられたギャップワインディングモータ（ＧＷＭ）
の断面図である。
が用いられたギャップワインディングモータ（ＧＷＭ）
の断面図である。
【００１４】ギャップワインディングモータ（ＧＷＭ）
は永久磁石２とコア３とを有し、これらの間のエアギャ
ップ４に電機子巻線１が施されている。従って、磁束５
は図１に示される方向に向いている。
は永久磁石２とコア３とを有し、これらの間のエアギャ
ップ４に電機子巻線１が施されている。従って、磁束５
は図１に示される方向に向いている。
【００１５】本発明の特徴的なことは、このエアギャッ
プ４に施されている電機子巻線１を磁性導体からなる電
機子巻線としたこである。すなわち、本実施例の電機子
巻線１は、抵抗値が増加し、かつ飽和磁束密度（Ｂｓ）
及び透磁率が向上する銅に対して２０〜３０％の鉄を含
有させた磁性導体が好ましい。
プ４に施されている電機子巻線１を磁性導体からなる電
機子巻線としたこである。すなわち、本実施例の電機子
巻線１は、抵抗値が増加し、かつ飽和磁束密度（Ｂｓ）
及び透磁率が向上する銅に対して２０〜３０％の鉄を含
有させた磁性導体が好ましい。
【００１６】ここで、図２に示されるように、磁性導体
の鉄の含有量が３０％を越えると比抵抗（σ）が増加し
過ぎ、図示しないが単位アンペアターン当たりの銅損が
増加し、導体の曲げ特性が悪化して巻線化が困難とな
る。一方、鉄の含有量が２０％未満であると飽和磁束密
度（Ｂｓ）が減少し、これに伴って磁気抵抗が大きくな
り、エアギャップ４中の磁気密度（Ｂｇ）が低下すると
共に、モータ回転時の鉄損が増大する。
の鉄の含有量が３０％を越えると比抵抗（σ）が増加し
過ぎ、図示しないが単位アンペアターン当たりの銅損が
増加し、導体の曲げ特性が悪化して巻線化が困難とな
る。一方、鉄の含有量が２０％未満であると飽和磁束密
度（Ｂｓ）が減少し、これに伴って磁気抵抗が大きくな
り、エアギャップ４中の磁気密度（Ｂｇ）が低下すると
共に、モータ回転時の鉄損が増大する。
【００１７】また、図３に示されるように、磁性導体の
鉄の含有量が３０％を越える単位トルク当りの銅損が著
しく、一方鉄の含有量が２０％未満であると単位トルク
当りの銅損及び鉄損が生じる。従って、単位トルク当り
の銅損及び鉄損の点からも、銅に対して２０〜３０％の
鉄を含有させた磁性導体が好適である。
鉄の含有量が３０％を越える単位トルク当りの銅損が著
しく、一方鉄の含有量が２０％未満であると単位トルク
当りの銅損及び鉄損が生じる。従って、単位トルク当り
の銅損及び鉄損の点からも、銅に対して２０〜３０％の
鉄を含有させた磁性導体が好適である。
【００１８】なお、鉄損は永久磁石２としてフェライト
磁石を用いる場合に、このフェライト磁石の残留磁束密
度（Ｂｒ）の４２００ガウスよりも磁性導体の飽和磁束
密度（Ｂｓ）が小さいこと（Ｂｓ＜Ｂｒ）によって起こ
る。本実施例の銅に対して２０〜３０％の鉄を含有させ
た磁性導体は飽和磁束密度（Ｂｓ）が６０００ガウスで
ることから、Ｂｓ＞Ｂｒの条件を満たすので、フェライ
ト磁石を用いた場合は鉄損が生じない。
磁石を用いる場合に、このフェライト磁石の残留磁束密
度（Ｂｒ）の４２００ガウスよりも磁性導体の飽和磁束
密度（Ｂｓ）が小さいこと（Ｂｓ＜Ｂｒ）によって起こ
る。本実施例の銅に対して２０〜３０％の鉄を含有させ
た磁性導体は飽和磁束密度（Ｂｓ）が６０００ガウスで
ることから、Ｂｓ＞Ｂｒの条件を満たすので、フェライ
ト磁石を用いた場合は鉄損が生じない。
【００１９】また、本実施例に使用する磁性導体中にコ
バルトまたはニッケルを含有させても良く、特に鉄対コ
バルトの比率が８０〜６０対２０〜４０の場合が、抵抗
値の増加、かつ飽和磁束密度（Ｂｓ）及び透磁率の向上
の点で最も好ましい。
バルトまたはニッケルを含有させても良く、特に鉄対コ
バルトの比率が８０〜６０対２０〜４０の場合が、抵抗
値の増加、かつ飽和磁束密度（Ｂｓ）及び透磁率の向上
の点で最も好ましい。
【００２０】本実施例の磁性導体を用いた場合に、ギャ
ップワインディングモータ（ＧＷＭ）のトルクが向上す
る作用について、以下に説明する。
ップワインディングモータ（ＧＷＭ）のトルクが向上す
る作用について、以下に説明する。
【００２１】エアギャップ長５ｍｍ中に、４．５ｍｍの
電機子巻線１を施すと、機械的エアギャップは０．５ｍ
ｍである。そこで、電機子巻線１として従来の非磁性銅
線等用いたときのギャップ磁束密度（Ｂｇ）を用いて、
本実施例に使用する磁性導体を用いた場合の見掛けのエ
アギャップ長（Ｌｇ）について、以下の式で求めること
にする。
電機子巻線１を施すと、機械的エアギャップは０．５ｍ
ｍである。そこで、電機子巻線１として従来の非磁性銅
線等用いたときのギャップ磁束密度（Ｂｇ）を用いて、
本実施例に使用する磁性導体を用いた場合の見掛けのエ
アギャップ長（Ｌｇ）について、以下の式で求めること
にする。
【００２２】 Ｈｍ・Ｌｍ＝ｆ・Ｂｇ・Ｌｇ Ｈｍ：磁石が持つ磁化力 Ｌｍ：磁石長 ｆ ：透磁率係数 Ｂｇ：ギャップ磁束密度 Ｌｇ：見掛けのエアギャップ長 従来の非磁性銅線等を用いた場合には、見掛けのエアギ
ャップ長は機械的エアギャップの０．５ｍｍの倍の１ｍ
ｍ、透磁率係数（ｆ）は１．１〜１．３、Ｈｍ・Ｌｍは
磁石によって一定な値であることから、上記の式によっ
てギャップ磁束密度（Ｂｇ）が求まる。これらの値と本
実施例に使用する磁性導体の透磁率係数（ｆ）の１０を
式に代入すると、見掛けのエアギャップ長（Ｌｇ）は
０．１ｍｍとなり、従って、永久磁石２とコア３が見掛
上接近するのでトルクが向上する。以上述べてきた本実
施例に使用する磁性導体を、ギャップワインディングモ
ータ（ＧＷＭ）の性能の向上のために使用するのが最も
好ましいが、他の種類のモータ、例えばインダクション
モータ及びスロットワインディングモータ（ＳＷＭ）の
性能向上のために使用しても良い。
ャップ長は機械的エアギャップの０．５ｍｍの倍の１ｍ
ｍ、透磁率係数（ｆ）は１．１〜１．３、Ｈｍ・Ｌｍは
磁石によって一定な値であることから、上記の式によっ
てギャップ磁束密度（Ｂｇ）が求まる。これらの値と本
実施例に使用する磁性導体の透磁率係数（ｆ）の１０を
式に代入すると、見掛けのエアギャップ長（Ｌｇ）は
０．１ｍｍとなり、従って、永久磁石２とコア３が見掛
上接近するのでトルクが向上する。以上述べてきた本実
施例に使用する磁性導体を、ギャップワインディングモ
ータ（ＧＷＭ）の性能の向上のために使用するのが最も
好ましいが、他の種類のモータ、例えばインダクション
モータ及びスロットワインディングモータ（ＳＷＭ）の
性能向上のために使用しても良い。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明の永久磁石同期電
動機は、電機子巻線として、鉄、コバルトおよび／また
はニッケルを含む鉄族に属する金属元素を含有する磁性
を帯びた銅線を用いているので、永久磁石のＢ−Ｈカー
ブ上の動作点は高パーミアンス（高導磁度）側になり、
エアギャップ中の電機子巻線に鎖交する鎖交磁束密度が
増加し、これに伴って単位アンペアターンあたりのトル
クは向上する。また、電機子巻線のインダクタンスを向
上させたため、リアクトルを減らすことができる。
動機は、電機子巻線として、鉄、コバルトおよび／また
はニッケルを含む鉄族に属する金属元素を含有する磁性
を帯びた銅線を用いているので、永久磁石のＢ−Ｈカー
ブ上の動作点は高パーミアンス（高導磁度）側になり、
エアギャップ中の電機子巻線に鎖交する鎖交磁束密度が
増加し、これに伴って単位アンペアターンあたりのトル
クは向上する。また、電機子巻線のインダクタンスを向
上させたため、リアクトルを減らすことができる。
【００２４】従って、エネルギー効率の良い永久磁石同
期電動機を提供することができる。
期電動機を提供することができる。
【図１】本発明に係る永久磁石同期電動機が用いられた
モータの一実施例の断面図である。
モータの一実施例の断面図である。
【図２】銅−鉄合金の飽和磁束密度（Ｂｓ），比抵抗
（σ）の組成依存性を示すグラフである。
（σ）の組成依存性を示すグラフである。
【図３】単位トルク当たりの銅損と鉄損の組成依存性を
示すグラフである。
示すグラフである。
１ 電機子巻線 ２ 永久磁石 ３ コア ４ エアギャップ ５ 磁束
Claims (1)
- 【請求項１】 永久磁石の周りに電機子巻線が配置され
た永久磁石同期電動機であって、 前記電機子巻線として、鉄、コバルトおよび／またはニ
ッケルを含む鉄族に属する金属元素を含有する銅線を用
いることを特徴とする永久磁石同期電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007492A JPH05260712A (ja) | 1992-03-07 | 1992-03-07 | 永久磁石同期電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007492A JPH05260712A (ja) | 1992-03-07 | 1992-03-07 | 永久磁石同期電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05260712A true JPH05260712A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=12848860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5007492A Pending JPH05260712A (ja) | 1992-03-07 | 1992-03-07 | 永久磁石同期電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05260712A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110661468A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-07 | 福州大学 | 一种无轴承磁通切换电机的电磁场性能获取方法 |
| RU198145U1 (ru) * | 2020-03-03 | 2020-06-22 | Акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод" | Беспазовый вентильный двигатель |
-
1992
- 1992-03-07 JP JP5007492A patent/JPH05260712A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110661468A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-07 | 福州大学 | 一种无轴承磁通切换电机的电磁场性能获取方法 |
| CN110661468B (zh) * | 2019-09-29 | 2021-04-27 | 福州大学 | 一种无轴承磁通切换电机的电磁场性能获取方法 |
| RU198145U1 (ru) * | 2020-03-03 | 2020-06-22 | Акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод" | Беспазовый вентильный двигатель |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU611835B2 (en) | Direct current dynamoelectric machines utilizing high strength permanent magnets | |
| US4255684A (en) | Laminated motor stator structure with molded composite pole pieces | |
| Owen et al. | Hybrid-excited flux-switching permanent-magnet machines with iron flux bridges | |
| WO2003047067A3 (en) | Electrical machine | |
| JPH04244773A (ja) | 偏平ヨーク型直流機 | |
| Tapia et al. | Consequent pole permanent magnet machine with field weakening capability | |
| WO2000060626A8 (en) | Latching magnetic relay assembly with linear motor | |
| JPH0116102B2 (ja) | ||
| CN108696094B (zh) | 一种软磁复合材料不等齿混合结构永磁直线电机 | |
| Miller | Brushless permanent-magnet motor drives | |
| JPS63500629A (ja) | 整流子付電気機械 | |
| Richter et al. | Line start permanent magnet motors with different materials | |
| JPH05260712A (ja) | 永久磁石同期電動機 | |
| JPS5568870A (en) | Rectilinear-moving electric machine | |
| JPH0789730B2 (ja) | 補助極付永久磁石式直流機 | |
| EP0971475B1 (en) | Stator of single-phase electric motor with four poles having parallel axes | |
| JPS59159655A (ja) | 電気機械の動作方法及び電気機械 | |
| JPH0767274A (ja) | 永久磁石回転子 | |
| JPH0789731B2 (ja) | 補助極付永久磁石式直流機 | |
| JP2696417B2 (ja) | 二極着磁器 | |
| Mishra et al. | Ferrite PM-Assisted Synchronous Reluctance Motor for EV Application | |
| JPS59175363A (ja) | 永久磁石式同期機 | |
| JPS6281958A (ja) | 永久磁石式直流回転電機 | |
| JPS5840794Y2 (ja) | コガタステツプモ−タ− | |
| SU1403266A1 (ru) | Электродвигатель посто нного тока |