JPH05336700A - 電気自動車駆動用交流電動機 - Google Patents
電気自動車駆動用交流電動機Info
- Publication number
- JPH05336700A JPH05336700A JP4166941A JP16694192A JPH05336700A JP H05336700 A JPH05336700 A JP H05336700A JP 4166941 A JP4166941 A JP 4166941A JP 16694192 A JP16694192 A JP 16694192A JP H05336700 A JPH05336700 A JP H05336700A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- electric motor
- driving
- field pole
- rotor
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気自動車駆動用交流電動機及びインバータ
を含むシステム全体の効率を高める。すべての運転速度
範囲において電動機の力率を１とする。 【構成】 電池を電源としてインバータにより駆動され
る電気自動車駆動用交流電動機において、前記電動機
を、永久磁石３０１を有する界磁極を回転子３００側に
備えた永久磁石形同期電動機とする。回転数が高くなる
と界磁極移動装置５００を作動させて永久磁石３０１と
固定子鉄心４０１との間の空隙７００の長さを大きく
し、磁束を減少させる。
を含むシステム全体の効率を高める。すべての運転速度
範囲において電動機の力率を１とする。 【構成】 電池を電源としてインバータにより駆動され
る電気自動車駆動用交流電動機において、前記電動機
を、永久磁石３０１を有する界磁極を回転子３００側に
備えた永久磁石形同期電動機とする。回転数が高くなる
と界磁極移動装置５００を作動させて永久磁石３０１と
固定子鉄心４０１との間の空隙７００の長さを大きく
し、磁束を減少させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車の車輪駆動
用交流電動機に関し、詳しくは、いわゆる回転界磁形の
永久磁石形同期電動機に関する。
用交流電動機に関し、詳しくは、いわゆる回転界磁形の
永久磁石形同期電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、電池を電源とし、インバータを
介して交流電動機により車輪を駆動する電気自動車の公
知の主回路システムである。図において、１は電池であ
り、単位電池１０を必要個数直列接続して構成されてい
る。４はインバータであり、車輪駆動用交流電動機５を
駆動する。３は保護ヒューズであり、必要に応じて用い
られる。２は主スイッチであり、電池１とインバータ４
とを電気的に接続し、または切離すためのものである。
電動機５の軸は減速機６を介して差動装置７に連結さ
れ、車輪８１，８２を駆動する。交流電動機５としては
価格、性能、保守性で優れている誘導電動機が多く用い
られている。
介して交流電動機により車輪を駆動する電気自動車の公
知の主回路システムである。図において、１は電池であ
り、単位電池１０を必要個数直列接続して構成されてい
る。４はインバータであり、車輪駆動用交流電動機５を
駆動する。３は保護ヒューズであり、必要に応じて用い
られる。２は主スイッチであり、電池１とインバータ４
とを電気的に接続し、または切離すためのものである。
電動機５の軸は減速機６を介して差動装置７に連結さ
れ、車輪８１，８２を駆動する。交流電動機５としては
価格、性能、保守性で優れている誘導電動機が多く用い
られている。
【０００３】さて、電気自動車はエンジン自動車のそれ
とほぼ同じ性能が要求される。駆動用電動機のトルク−
回転数特性の一例を図６に示す。図６は、回転数０〜Ｎ
1まではトルク一定であり、Ｎ1より高速では定出力とな
る特性である。この図において、はアクセルペダル踏
込量が最大の場合、は最小、はその中間の場合の特
性である。電気自動車の重要な評価項目の一つにシステ
ム効率がある。これはエンジン自動車の燃費に相当する
ものである。このシステム効率の大小は電気自動車の一
充電走行距離に大きく影響する。電気自動車の場合でも
エンジン自動車と同様に、ほぼ定速走行では電動機出力
は小さく加速時の最大出力の数分の１となる。しかもこ
のような運転時間が多い。従って、電気自動車のシステ
ム効率を高めることは、低出力範囲での効率をいかに高
めるかに帰結する。ここで、システム効率を左右する主
回路機器としては、電動機とインバータとがある。
とほぼ同じ性能が要求される。駆動用電動機のトルク−
回転数特性の一例を図６に示す。図６は、回転数０〜Ｎ
1まではトルク一定であり、Ｎ1より高速では定出力とな
る特性である。この図において、はアクセルペダル踏
込量が最大の場合、は最小、はその中間の場合の特
性である。電気自動車の重要な評価項目の一つにシステ
ム効率がある。これはエンジン自動車の燃費に相当する
ものである。このシステム効率の大小は電気自動車の一
充電走行距離に大きく影響する。電気自動車の場合でも
エンジン自動車と同様に、ほぼ定速走行では電動機出力
は小さく加速時の最大出力の数分の１となる。しかもこ
のような運転時間が多い。従って、電気自動車のシステ
ム効率を高めることは、低出力範囲での効率をいかに高
めるかに帰結する。ここで、システム効率を左右する主
回路機器としては、電動機とインバータとがある。
【０００４】図７、図８は誘導電動機の高効率制御の公
知例を示す。誘導電動機のトルクは電圧と電流とによっ
て決まるので、アクセルペダルの踏込量に応じて高効率
が得られる電圧、電流でトルクを制御すればよい。図
７、図８において、，，は図６の場合と同じであ
る。ペダル踏込量に応じて電圧を図７のように変え、こ
の電圧に応じて電流も図８のようにする。
知例を示す。誘導電動機のトルクは電圧と電流とによっ
て決まるので、アクセルペダルの踏込量に応じて高効率
が得られる電圧、電流でトルクを制御すればよい。図
７、図８において、，，は図６の場合と同じであ
る。ペダル踏込量に応じて電圧を図７のように変え、こ
の電圧に応じて電流も図８のようにする。
【０００５】しかし、図７、図８のように制御しても、
車輪駆動用電動機に誘導電動機を使用する限り、電動機
の励磁電流は電動機電流から供給しなければならない。
誘導電動機の場合、この励磁電流が比較的大きく（例え
ば力率が０．７の場合、電動機電流の１／√２にも達す
る）、電動機電流そのものの値が大きくなってしまう。
また、インバータの発生損失はインバータ出力電流値
（電動機の電流値と同じ）に概略比例する。従って、誘
導電動機方式ではシステム効率の向上には限界がある。
このような問題点を解決する手段として、励磁電流が不
要となる、永久磁石により磁極を構成した同期電動機を
適用したシステムが提案されている。
車輪駆動用電動機に誘導電動機を使用する限り、電動機
の励磁電流は電動機電流から供給しなければならない。
誘導電動機の場合、この励磁電流が比較的大きく（例え
ば力率が０．７の場合、電動機電流の１／√２にも達す
る）、電動機電流そのものの値が大きくなってしまう。
また、インバータの発生損失はインバータ出力電流値
（電動機の電流値と同じ）に概略比例する。従って、誘
導電動機方式ではシステム効率の向上には限界がある。
このような問題点を解決する手段として、励磁電流が不
要となる、永久磁石により磁極を構成した同期電動機を
適用したシステムが提案されている。
【０００６】図９は永久磁石形同期電動機の界磁極（回
転界磁形）の公知例である。図において、１００は界磁
極、１０１は図示するようにＮ極とＳ極に着磁された永
久磁石である。また、１０２は磁極、１０３は非磁性磁
極支持体である。隣接する界磁極１００の磁極１０２の
極性は同じになるようにしてあり、例えば、Ｓ極にはＳ
極、Ｎ極にはＮ極が隣り合うようにする。１０４はバイ
ンドであり、界磁極１００が遠心力で動かないように固
定するためのものである。
転界磁形）の公知例である。図において、１００は界磁
極、１０１は図示するようにＮ極とＳ極に着磁された永
久磁石である。また、１０２は磁極、１０３は非磁性磁
極支持体である。隣接する界磁極１００の磁極１０２の
極性は同じになるようにしてあり、例えば、Ｓ極にはＳ
極、Ｎ極にはＮ極が隣り合うようにする。１０４はバイ
ンドであり、界磁極１００が遠心力で動かないように固
定するためのものである。
【０００７】図１０は図９の軸方向の断面図である。１
０６は回転子軸、２００は固定子であり、２０１は固定
子鉄心、２０２は固定子巻線、３００は電動機フレーム
を示す。従来の永久磁石を用いた同期電動機は、図１０
に示すように誘導電動機の回転子を永久磁石形の回転子
に代えた構造となっている。
０６は回転子軸、２００は固定子であり、２０１は固定
子鉄心、２０２は固定子巻線、３００は電動機フレーム
を示す。従来の永久磁石を用いた同期電動機は、図１０
に示すように誘導電動機の回転子を永久磁石形の回転子
に代えた構造となっている。
【０００８】このような永久磁石形同期電動機を電気自
動車に適用したとしても、次に述べるような大きな問題
点が残っている。 １）同期電動機の界磁磁束が永久磁石によって作られて
いるため、界磁磁束の大きさがほぼ一定である。 ２）界磁磁束がほぼ一定であるため、電動機電圧は回転
数に比例し、電動機最大電圧は最高回転数で発生する特
性となる。
動車に適用したとしても、次に述べるような大きな問題
点が残っている。 １）同期電動機の界磁磁束が永久磁石によって作られて
いるため、界磁磁束の大きさがほぼ一定である。 ２）界磁磁束がほぼ一定であるため、電動機電圧は回転
数に比例し、電動機最大電圧は最高回転数で発生する特
性となる。
【０００９】３）上記２）の結果、低回転数領域での電
動機電圧は非常に小さくなり、このため電流が非常に大
きくなる。ここで、図１１は電動機電圧Ｅ、電流Ｉ、ト
ルクＴ及び磁束Φに関し誘導電動機及び永久磁石形同期
電動機を対比して示したものであり、実線が誘導電動
機、破線が同期電動機を示す。同図に示すように、低速
時（０〜Ｎ1）の同期電動機電流は誘導電動機の数倍に
も達する。
動機電圧は非常に小さくなり、このため電流が非常に大
きくなる。ここで、図１１は電動機電圧Ｅ、電流Ｉ、ト
ルクＴ及び磁束Φに関し誘導電動機及び永久磁石形同期
電動機を対比して示したものであり、実線が誘導電動
機、破線が同期電動機を示す。同図に示すように、低速
時（０〜Ｎ1）の同期電動機電流は誘導電動機の数倍に
も達する。
【００１０】４）上記３）による電流の増大に伴い、電
動機の巻線の銅損やインバータの発生損失が増加するた
め、永久磁石形同期電動機では誘導電動機方式よりもシ
ステム効率が低下してしまう。 ５）更に、電気自動車は高速域で運転されることは少な
く、永久磁石方式の場合には、効率が低い低、中速域で
多く運転されるため、電流の利用効率も悪化し、一充電
走行距離も低下してしまう。
動機の巻線の銅損やインバータの発生損失が増加するた
め、永久磁石形同期電動機では誘導電動機方式よりもシ
ステム効率が低下してしまう。 ５）更に、電気自動車は高速域で運転されることは少な
く、永久磁石方式の場合には、効率が低い低、中速域で
多く運転されるため、電流の利用効率も悪化し、一充電
走行距離も低下してしまう。
【００１１】一方、永久磁石形同期電動機の磁束を固定
子巻線電流によって制御する方法も提案されている。図
１２はこの方法の動作原理をベクトル図で示したもので
ある。同図においてΦMは永久磁石の作る磁束、ＩTは固
定子巻線電流のうち磁束と直交する成分、ＩEは同じく
磁束を減磁する方向に流れる成分、ΦEはＩEによって作
られる磁束、Ｉは固定子巻線電流である。同図におい
て、ＩEにより磁束ΦMはΦEだけ弱められてΦMからΦと
なる。この固定子電流による減磁制御では、固定子巻線
電流は磁束と直交する方向の力率１の電流ＩTから、力
率がcosθの電流Ｉとなり、この電流Ｉも電流ＩTより当
然大きくなる。
子巻線電流によって制御する方法も提案されている。図
１２はこの方法の動作原理をベクトル図で示したもので
ある。同図においてΦMは永久磁石の作る磁束、ＩTは固
定子巻線電流のうち磁束と直交する成分、ＩEは同じく
磁束を減磁する方向に流れる成分、ΦEはＩEによって作
られる磁束、Ｉは固定子巻線電流である。同図におい
て、ＩEにより磁束ΦMはΦEだけ弱められてΦMからΦと
なる。この固定子電流による減磁制御では、固定子巻線
電流は磁束と直交する方向の力率１の電流ＩTから、力
率がcosθの電流Ｉとなり、この電流Ｉも電流ＩTより当
然大きくなる。
【００１２】図１３は、図１２の動作を図１１の特性に
対応させて回転数との関係を示したものである。同図に
おいて、０〜Ｎ1までは磁束はΦ＝ΦMであるので、電流
はＩ＝ＩT、力率cosθ＝１であるが、回転数がＮ1より
増大すると、Φを弱めるためΦEを増大させる。すなわ
ちＩEを増大させていく。このため、固定子巻線電流Ｉ
はＩTから大きく増大していくと共に、力率cosθも大き
く減少していく。以上述べたようにこの方式では、前述
の３）項の低速域での問題は解決されるが、高速域での
システム効率を向上させるという課題は解決されない。
対応させて回転数との関係を示したものである。同図に
おいて、０〜Ｎ1までは磁束はΦ＝ΦMであるので、電流
はＩ＝ＩT、力率cosθ＝１であるが、回転数がＮ1より
増大すると、Φを弱めるためΦEを増大させる。すなわ
ちＩEを増大させていく。このため、固定子巻線電流Ｉ
はＩTから大きく増大していくと共に、力率cosθも大き
く減少していく。以上述べたようにこの方式では、前述
の３）項の低速域での問題は解決されるが、高速域での
システム効率を向上させるという課題は解決されない。
【００１３】更に、この方式では磁束弱めを固定子巻線
電流の制御により行っているので、次の大きな問題が発
生する。 ６）高速走行中に電動機駆動用のインバータを停止する
と、磁束弱め制御機能が喪失し、磁束は永久磁石の磁束
となって固定子巻線に大きな電圧（定格の数倍）が発生
し、危険を伴うばかりか、場合によってはインバータの
半導体素子破壊に至る。更に、インバータが出力し得る
最大交流電圧以上の電圧が固定子巻線に発生している
と、インバータを再始動することが困難となり、電気自
動車駆動システムにとって非常に大きな問題となる。
電流の制御により行っているので、次の大きな問題が発
生する。 ６）高速走行中に電動機駆動用のインバータを停止する
と、磁束弱め制御機能が喪失し、磁束は永久磁石の磁束
となって固定子巻線に大きな電圧（定格の数倍）が発生
し、危険を伴うばかりか、場合によってはインバータの
半導体素子破壊に至る。更に、インバータが出力し得る
最大交流電圧以上の電圧が固定子巻線に発生している
と、インバータを再始動することが困難となり、電気自
動車駆動システムにとって非常に大きな問題となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】電気自動車では、あら
ゆる運転に対してシステム効率の向上が非常に大きな課
題となっており、特に、駆動用電動機に永久磁石形同期
電動機を用いた場合の全運転速度範囲における駆動用電
動機及びインバータの高効率化が要請されている。本発
明は上記課題を解決するためになされたもので、その目
的とするところは、駆動用電動機及びインバータを含む
システム効率の大幅な向上が可能な電気自動車駆動用交
流電動機を提供することにある。
ゆる運転に対してシステム効率の向上が非常に大きな課
題となっており、特に、駆動用電動機に永久磁石形同期
電動機を用いた場合の全運転速度範囲における駆動用電
動機及びインバータの高効率化が要請されている。本発
明は上記課題を解決するためになされたもので、その目
的とするところは、駆動用電動機及びインバータを含む
システム効率の大幅な向上が可能な電気自動車駆動用交
流電動機を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、電池を電源とし、インバータを介し
て駆動される電気自動車駆動用交流電動機を、回転子側
に永久磁石を有する界磁極を備えた同期電動機とし、回
転数の増大に伴って界磁極と固定子鉄心との間の空隙長
を増大させて界磁磁束を減少させるものである。
め、第１の発明は、電池を電源とし、インバータを介し
て駆動される電気自動車駆動用交流電動機を、回転子側
に永久磁石を有する界磁極を備えた同期電動機とし、回
転数の増大に伴って界磁極と固定子鉄心との間の空隙長
を増大させて界磁磁束を減少させるものである。
【００１６】第２の発明は、界磁極移動装置を電動機内
に設け、この移動装置により回転数の増大に伴って界磁
極（回転子）を軸方向に移動させて前記空隙長を増大さ
せるものである。第３の発明は、回転子の回転数増大に
伴って回転子に生ずる遠心力を利用して、半径方向に界
磁極を移動させることにより、前記空隙長を増大させる
ものである。
に設け、この移動装置により回転数の増大に伴って界磁
極（回転子）を軸方向に移動させて前記空隙長を増大さ
せるものである。第３の発明は、回転子の回転数増大に
伴って回転子に生ずる遠心力を利用して、半径方向に界
磁極を移動させることにより、前記空隙長を増大させる
ものである。
【００１７】
【作用】第１ないし第３の発明においては、回転子の界
磁極と固定子鉄心との空隙長が回転数の増大に伴って増
大する。こうして空隙が増加すると界磁極の磁路の磁気
抵抗が増大し、磁束が減少するため、所定の減磁作用を
得ることができる。なお、増大後の空隙長は、回転数に
応じた所要の磁束が得られるような値に設定される。
磁極と固定子鉄心との空隙長が回転数の増大に伴って増
大する。こうして空隙が増加すると界磁極の磁路の磁気
抵抗が増大し、磁束が減少するため、所定の減磁作用を
得ることができる。なお、増大後の空隙長は、回転数に
応じた所要の磁束が得られるような値に設定される。
【００１８】
【実施例】以下、図に沿って各発明の実施例を説明す
る。図１は第１及び第２の発明の一実施例を示すもの
で、本発明にかかる電動機の断面図を示している。図に
おいて、３００は界磁極を構成する回転子であり、永久
磁束３０１、磁極３０２、回転子軸３０３により構成さ
れる。本実施例では永久磁束３０１及び磁極３０２から
なる界磁極（回転子３００）を軸方向に可動とするた
め、回転子軸３０３の両端部はベアリング３０８，３０
９を有する他の軸３０４，３０５に、軸方向に可動な結
合手段、例えばスプライン３０６，３０７によって結合
されている。
る。図１は第１及び第２の発明の一実施例を示すもの
で、本発明にかかる電動機の断面図を示している。図に
おいて、３００は界磁極を構成する回転子であり、永久
磁束３０１、磁極３０２、回転子軸３０３により構成さ
れる。本実施例では永久磁束３０１及び磁極３０２から
なる界磁極（回転子３００）を軸方向に可動とするた
め、回転子軸３０３の両端部はベアリング３０８，３０
９を有する他の軸３０４，３０５に、軸方向に可動な結
合手段、例えばスプライン３０６，３０７によって結合
されている。
【００１９】４００は固定子であり、固定子鉄心４０１
と固定子巻線４０２とによって構成されている。この固
定子４００は電動機フレーム６００に固定される。回転
子３００と固定子４００との間の空隙７００は、回転子
３００の軸方向の移動に伴って永久磁石３０１と固定子
鉄心４０１との間の空隙長が変わるようにするため、図
のように永久磁石３０１の外周面及び固定子鉄心４０１
の内周面は円錐形に形成される。図示の例では、回転子
３００が右方向に移動すれば空隙長が増大することとな
る。
と固定子巻線４０２とによって構成されている。この固
定子４００は電動機フレーム６００に固定される。回転
子３００と固定子４００との間の空隙７００は、回転子
３００の軸方向の移動に伴って永久磁石３０１と固定子
鉄心４０１との間の空隙長が変わるようにするため、図
のように永久磁石３０１の外周面及び固定子鉄心４０１
の内周面は円錐形に形成される。図示の例では、回転子
３００が右方向に移動すれば空隙長が増大することとな
る。
【００２０】また、５００は界磁極ひいては回転子３０
０を軸方向に移動させるための界磁極移動装置であり、
回転子軸３０３に固定された磁極５０１と固定子鉄心５
０２、固定子巻線５０３により構成されている。その作
用としては、巻線５０３に電流を流すことにより、回転
子磁極５０１に軸方向（右方向）に向かう力を発生さ
せ、これにより回転子３００全体を右方向へ移動させ、
その結果として界磁極を右方向へ移動させる。なお、図
１において、電動機の車体への取付構造や巻線のリード
線等については本発明の主要部ではないため、図示及び
説明を省略してある。
０を軸方向に移動させるための界磁極移動装置であり、
回転子軸３０３に固定された磁極５０１と固定子鉄心５
０２、固定子巻線５０３により構成されている。その作
用としては、巻線５０３に電流を流すことにより、回転
子磁極５０１に軸方向（右方向）に向かう力を発生さ
せ、これにより回転子３００全体を右方向へ移動させ、
その結果として界磁極を右方向へ移動させる。なお、図
１において、電動機の車体への取付構造や巻線のリード
線等については本発明の主要部ではないため、図示及び
説明を省略してある。
【００２１】図２は、図１の動作説明図であり、図１と
同一の構成要素は同一符号を付してある。本実施例で
は、界磁極の永久磁石３０１の磁路の一部に空隙７００
が介在しており、平常時には、回転子３００は空隙長が
最小となる位置までスプライン３０６，３０７を介して
移動する。すなわち、図示の例では左方向へ移動する。
これにより回転子軸３０３は左方向へ移動し、回転子軸
３０３の端部が軸３０５のＡ部に当接した位置で移動が
停止する。この時、固定子鉄心４０１と界磁極との間の
空隙長は図示のようにｇ0となり、この状態で磁束は最
大となる。つまり、図１１における回転数０〜Ｎ1まで
の磁束を発生している状態に相当する。
同一の構成要素は同一符号を付してある。本実施例で
は、界磁極の永久磁石３０１の磁路の一部に空隙７００
が介在しており、平常時には、回転子３００は空隙長が
最小となる位置までスプライン３０６，３０７を介して
移動する。すなわち、図示の例では左方向へ移動する。
これにより回転子軸３０３は左方向へ移動し、回転子軸
３０３の端部が軸３０５のＡ部に当接した位置で移動が
停止する。この時、固定子鉄心４０１と界磁極との間の
空隙長は図示のようにｇ0となり、この状態で磁束は最
大となる。つまり、図１１における回転数０〜Ｎ1まで
の磁束を発生している状態に相当する。
【００２２】磁束を弱めるには、界磁極移動装置５００
の固定子巻線５０３に電流を流し、回転子３００を右方
向へ移動させる。図２には、軸方向（右方向）にＬxだ
け移動させた場合を示してある。なお、同図において実
線は移動前の状態、破線は軸方向にＬxだけ移動させた
後の状態である。上記固定子巻線５０３に電流を流さな
ければ移動装置５００には作用力が発生しないので、軸
３０５の端部と回転子軸３０３の端部とがＡ点で当接し
た状態となる。
の固定子巻線５０３に電流を流し、回転子３００を右方
向へ移動させる。図２には、軸方向（右方向）にＬxだ
け移動させた場合を示してある。なお、同図において実
線は移動前の状態、破線は軸方向にＬxだけ移動させた
後の状態である。上記固定子巻線５０３に電流を流さな
ければ移動装置５００には作用力が発生しないので、軸
３０５の端部と回転子軸３０３の端部とがＡ点で当接し
た状態となる。
【００２３】回転数の増加に伴い巻線５０３に電流を流
して作用力を発生させると、界磁極移動装置５００によ
る作用力と空隙７００で発生する反作用力とがバランス
する点まで回転子３００は右方向に移動する。図２では
回転子３００が距離Ｌxだけ移動し、この時の空隙長が
ｇxとなって磁束が減少する。ここで、Ｌxとｇxとは一
定な関係にあるので、界磁極移動装置５００は移動距離
Ｌxを所定値に保つように制御され、対応する空隙長ｇx
により回転数に応じた磁束が得られるように制御を行
う。なお、その制御方法については詳述を省略する。
して作用力を発生させると、界磁極移動装置５００によ
る作用力と空隙７００で発生する反作用力とがバランス
する点まで回転子３００は右方向に移動する。図２では
回転子３００が距離Ｌxだけ移動し、この時の空隙長が
ｇxとなって磁束が減少する。ここで、Ｌxとｇxとは一
定な関係にあるので、界磁極移動装置５００は移動距離
Ｌxを所定値に保つように制御され、対応する空隙長ｇx
により回転数に応じた磁束が得られるように制御を行
う。なお、その制御方法については詳述を省略する。
【００２４】本実施例によれば、従来の図１２のように
固定子巻線電流を増加させることによって減磁制御を行
なう方法によらないため、力率の低下を防ぐことができ
る。また、この電動機を駆動するインバータの停止によ
り磁束弱め制御機能が喪失するおそれもないので、固定
子巻線４０２に過大な電圧が発生する危険性もない。
固定子巻線電流を増加させることによって減磁制御を行
なう方法によらないため、力率の低下を防ぐことができ
る。また、この電動機を駆動するインバータの停止によ
り磁束弱め制御機能が喪失するおそれもないので、固定
子巻線４０２に過大な電圧が発生する危険性もない。
【００２５】次に、図３は第１及び第３の発明の一実施
例を示す電動機の断面図である。図において、３５０は
回転子であり、界磁極を構成する永久磁石３５１及び磁
極３５２と、回転子軸３５３とにより構成される。４５
０は固定子であり、固定子鉄心４５１、固定子巻線４５
２によって構成される。ここで、回転子３５０には、界
磁極が半径方向（図では上向きの方向）に移動できるよ
うに摺動部３５４が設けられていると共に、回転子端部
３５５と磁極３５２との間にはスプリング３５６が挿入
されている。
例を示す電動機の断面図である。図において、３５０は
回転子であり、界磁極を構成する永久磁石３５１及び磁
極３５２と、回転子軸３５３とにより構成される。４５
０は固定子であり、固定子鉄心４５１、固定子巻線４５
２によって構成される。ここで、回転子３５０には、界
磁極が半径方向（図では上向きの方向）に移動できるよ
うに摺動部３５４が設けられていると共に、回転子端部
３５５と磁極３５２との間にはスプリング３５６が挿入
されている。
【００２６】また、この実施例においても、永久磁石３
５１と固定子鉄心４５１との間に空隙７５０が形成され
ている。この実施例では、界磁極が半径方向に移動した
時に空隙７５０の長さが変わるようにするため、永久磁
石３５１及び固定子鉄心４５１の対向面を図のように円
錐形としている。これにより、図示の例では界磁極が半
径方向に移動すると空隙長が増大する。
５１と固定子鉄心４５１との間に空隙７５０が形成され
ている。この実施例では、界磁極が半径方向に移動した
時に空隙７５０の長さが変わるようにするため、永久磁
石３５１及び固定子鉄心４５１の対向面を図のように円
錐形としている。これにより、図示の例では界磁極が半
径方向に移動すると空隙長が増大する。
【００２７】図４は、図３の動作説明図である。図３と
同一の構成要素には同一番号を付してある。図２の場合
と同様に、界磁極は永久磁石３５１と固定子鉄心４５１
との間の空隙長が最小となるように半径の中心（回転子
軸３５３）に向かって摺動部３５４を移動する（図示の
例では下向き）。そして、磁極３５２の端部と摺動部３
５４の端部とが当接する図のＢ点で界磁極は停止し、こ
の時の空隙長はｇ0となる。回転子３５０が回転する
と、界磁極には図示の矢印方向の遠心力が作用する。こ
の遠心力は回転数の増加に伴って増大し、界磁極が半径
方向に移動すると空隙長が増大して磁気抵抗が増し、磁
束が減少する。
同一の構成要素には同一番号を付してある。図２の場合
と同様に、界磁極は永久磁石３５１と固定子鉄心４５１
との間の空隙長が最小となるように半径の中心（回転子
軸３５３）に向かって摺動部３５４を移動する（図示の
例では下向き）。そして、磁極３５２の端部と摺動部３
５４の端部とが当接する図のＢ点で界磁極は停止し、こ
の時の空隙長はｇ0となる。回転子３５０が回転する
と、界磁極には図示の矢印方向の遠心力が作用する。こ
の遠心力は回転数の増加に伴って増大し、界磁極が半径
方向に移動すると空隙長が増大して磁気抵抗が増し、磁
束が減少する。
【００２８】一方、前述のように界磁極には空隙長が最
小になろうとする作用力が矢印とは反対方向に働き、ま
た、スプリング３５６には界磁極を矢印とは反対の方向
に戻そうとする力が作用するので、これらの作用力がバ
ランスする点まで界磁極は移動することになる。図示の
例は、移動距離がＬx、空隙長がｇxの状態でバランスし
ている場合である。
小になろうとする作用力が矢印とは反対方向に働き、ま
た、スプリング３５６には界磁極を矢印とは反対の方向
に戻そうとする力が作用するので、これらの作用力がバ
ランスする点まで界磁極は移動することになる。図示の
例は、移動距離がＬx、空隙長がｇxの状態でバランスし
ている場合である。
【００２９】なお、図３の実施例では、図１と同様に電
動機の車両への取付構造や巻線のリード線等の図示及び
説明を省略してある。図３の実施例におけるスプリング
３５６は、空隙長の増大に伴って磁束が減少し界磁極の
復元力（図４の矢印の反対向きの作用力）が減少するの
で、これを補足するために挿入するものであり、必要な
場合にのみ挿入すればよい。
動機の車両への取付構造や巻線のリード線等の図示及び
説明を省略してある。図３の実施例におけるスプリング
３５６は、空隙長の増大に伴って磁束が減少し界磁極の
復元力（図４の矢印の反対向きの作用力）が減少するの
で、これを補足するために挿入するものであり、必要な
場合にのみ挿入すればよい。
【００３０】この実施例によれば、図１の実施例に比べ
て、界磁極移動装置５００等を設けなくても界磁極が遠
心力により自動的に移動して空隙長が変化するため、図
１の実施例よりも電動機の構造を簡略化、軽量化するこ
とができ、しかも軸方向に沿った薄型化を図ることがで
きる。
て、界磁極移動装置５００等を設けなくても界磁極が遠
心力により自動的に移動して空隙長が変化するため、図
１の実施例よりも電動機の構造を簡略化、軽量化するこ
とができ、しかも軸方向に沿った薄型化を図ることがで
きる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電気自動
車駆動用の永久磁石形同期電動機において、回転数に応
じて固定子鉄心と界磁極との間の空隙長を可変とし、こ
れにより所要の磁束を得るようにしたため、次のような
効果がある。 磁束を固定子巻線電流によって制御する方法によら
ず、低速から高速に至る全運転速度範囲にわたって固定
子巻線電流を一定として力率を１．０にできるため、全
運転速度範囲で高効率運転を行うことができる。 界磁弱めに必要な電力は不要かまたは微小となり、
項と相俟ってより高効率なシステムを実現することがで
きる。 電動機駆動用のインバータが停止しても減磁機能は失
われないので、固定子巻線に高電圧が発生する危険はな
く、機器の保護を図ることができると共に、インバータ
を再始動する際の支障も生じない。
車駆動用の永久磁石形同期電動機において、回転数に応
じて固定子鉄心と界磁極との間の空隙長を可変とし、こ
れにより所要の磁束を得るようにしたため、次のような
効果がある。 磁束を固定子巻線電流によって制御する方法によら
ず、低速から高速に至る全運転速度範囲にわたって固定
子巻線電流を一定として力率を１．０にできるため、全
運転速度範囲で高効率運転を行うことができる。 界磁弱めに必要な電力は不要かまたは微小となり、
項と相俟ってより高効率なシステムを実現することがで
きる。 電動機駆動用のインバータが停止しても減磁機能は失
われないので、固定子巻線に高電圧が発生する危険はな
く、機器の保護を図ることができると共に、インバータ
を再始動する際の支障も生じない。
【図１】第１及び第２の発明の一実施例を示す主要部の
構成図である。
構成図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】第１及び第３の発明の一実施例を示す主要部の
構成図である。
構成図である。
【図４】図３の動作説明図である。
【図５】電気自動車の公知の主回路システムを示す図で
ある。
ある。
【図６】電気自動車駆動用交流電動機のトルク−回転数
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図７】誘導電動機の電圧特性を示す図である。
【図８】誘導電動機の電流特性を示す図である。
【図９】永久磁石形同期電動機の主要部の構成図であ
る。
る。
【図１０】図９の軸方向の断面図である。
【図１１】交流電動機の回転数に対する電圧、電流、磁
束、トルク特性を示す図である。
束、トルク特性を示す図である。
【図１２】従来の永久磁石形同期電動機のベクトル図で
ある。
ある。
【図１３】従来の永久磁石形同期電動機の回転数特性を
示す図である。
示す図である。
３００，３５０ 回転子 ３０１，３５１ 永久磁石 ３０２，３５２ 磁極 ３０３，３５３ 回転子軸 ３０４，３０５ 軸 ３０６，３０７ スプライン ３０８，３０９ ベアリング ３５４ 摺動部 ３５５ 回転子端部 ３５６ スプリング ４００，４５０ 固定子 ４０１，４５１ 固定子鉄心 ４０２，４５２ 固定子巻線 ５００ 界磁極移動装置 ５０１ 磁極 ５０２ 固定子鉄心 ５０３ 固定子巻線 ６００，６５０ 電動機フレーム ７００，７５０ 空隙
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 善夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 黒川 凱雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 電池を電源としてインバータにより駆動
される電気自動車駆動用交流電動機において、 前記電動機が、永久磁石を有する界磁極を回転子側に備
えた同期電動機であり、回転数に応じて前記界磁極と固
定子鉄心との間の空隙長が可変であることを特徴とする
電気自動車駆動用交流電動機。 - 【請求項２】 請求項１記載の電気自動車駆動用交流電
動機において、 界磁極を軸方向に移動させて空隙長を可変とする界磁極
移動装置を備えたことを特徴とする電気自動車駆動用交
流電動機。 - 【請求項３】 回転数に応じた空隙長となるように界磁
極の軸方向移動距離を界磁極移動装置により制御する請
求項２記載の電気自動車駆動用交流電動機。 - 【請求項４】 請求項１記載の電気自動車駆動用交流電
動機において、 界磁極を半径方向に移動させて空隙長を可変とすること
を特徴とする電気自動車駆動用交流電動機。 - 【請求項５】 回転子の回転に伴って発生する遠心力に
より界磁極を移動可能とし、この移動に伴って空隙長が
増大するようにした請求項４記載の電気自動車駆動用交
流電動機。 - 【請求項６】 回転子は、その回転に伴って発生する遠
心力に対抗する方向に作用力を生じるスプリングを備え
ている請求項５記載の電気自動車駆動用交流電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4166941A JPH05336700A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 電気自動車駆動用交流電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4166941A JPH05336700A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 電気自動車駆動用交流電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05336700A true JPH05336700A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15840482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4166941A Withdrawn JPH05336700A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 電気自動車駆動用交流電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05336700A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1401087A1 (en) | 2002-09-20 | 2004-03-24 | Tai-Her Yang | Axially movable rotor |
| US7309941B2 (en) | 2003-03-31 | 2007-12-18 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Rotating electric machine and electric vehicle |
| WO2008006906A1 (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Nexxtdrive Limited | Permanent magnet rotating electric machine |
| CN101867274A (zh) * | 2009-04-16 | 2010-10-20 | 通用汽车环球科技运作公司 | 具有圆锥形定子的永磁电机 |
| CN103560615A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-05 | 桂林福冈新材料有限公司 | 一种锥转子制动电机 |
-
1992
- 1992-06-01 JP JP4166941A patent/JPH05336700A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1401087A1 (en) | 2002-09-20 | 2004-03-24 | Tai-Her Yang | Axially movable rotor |
| EP2306621A1 (en) * | 2002-09-20 | 2011-04-06 | Tai-Her Yang | Axially movable rotor |
| US7309941B2 (en) | 2003-03-31 | 2007-12-18 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Rotating electric machine and electric vehicle |
| WO2008006906A1 (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Nexxtdrive Limited | Permanent magnet rotating electric machine |
| CN101867274A (zh) * | 2009-04-16 | 2010-10-20 | 通用汽车环球科技运作公司 | 具有圆锥形定子的永磁电机 |
| CN103560615A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-05 | 桂林福冈新材料有限公司 | 一种锥转子制动电机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE44037E1 (en) | Rotating electric machine having rotor embedded-permanent-magnets with inner-end magnetic gaps and outer-end magnetic gaps, and electric car using the same electric machine | |
| JP4013487B2 (ja) | 回転電機及びそれを搭載した車両 | |
| US6445100B2 (en) | Permanent magnet dynamo electric machine | |
| US6771000B2 (en) | Electric rotary machine and power generation systems using the same | |
| US6452302B1 (en) | Rotary electric machine and electric vehicle using the same | |
| US6724115B2 (en) | High electrical and mechanical response structure of motor-generator | |
| JP2000152537A (ja) | ロ―タを高速用に特別適合させた電気装置 | |
| JPH05304752A (ja) | 電気自動車駆動用交流電動機 | |
| JPH07212915A (ja) | 電気自動車駆動用電動機の制御方法 | |
| JP5323592B2 (ja) | 永久磁石回転電機及びそれを用いた電動車両 | |
| JPH0946812A (ja) | 電気自動車の電気システム | |
| JPH05336700A (ja) | 電気自動車駆動用交流電動機 | |
| JP4212982B2 (ja) | 回転電機 | |
| CN108418375B (zh) | 一种电动汽车用多段轮辐交错转子永磁同步电机及其方法 | |
| JP2000050584A (ja) | 電動機 | |
| JP4525026B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP2002136012A (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
| JP5612632B2 (ja) | 永久磁石回転電機 | |
| JPH07107718A (ja) | 永久磁石式発電機 | |
| JPH09308200A (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
| JP4525025B2 (ja) | 回転電機 | |
| JPH07264713A (ja) | 電気自動車駆動用交流電動機 | |
| JPH05284698A (ja) | 車両用電動機 | |
| JPH07107717A (ja) | 永久磁石式発電機 | |
| JPH0946809A (ja) | 電気自動車駆動用交流電動機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |