JPH06233511A - 永久磁石形同期電動機とその界磁制御方法 - Google Patents
永久磁石形同期電動機とその界磁制御方法Info
- Publication number
- JPH06233511A JPH06233511A JP5037504A JP3750493A JPH06233511A JP H06233511 A JPH06233511 A JP H06233511A JP 5037504 A JP5037504 A JP 5037504A JP 3750493 A JP3750493 A JP 3750493A JP H06233511 A JPH06233511 A JP H06233511A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator core
- magnetic flux
- permanent magnet
- synchronous motor
- magnet type
- 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
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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
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 リング状の固定子鉄心１１の内周に設けたス
ロット１２に電機子巻線２を挿入した固定子１と、固定
子鉄心１１の内側に空隙を介して設け、かつ外周に永久
磁石からなる磁極を設けた回転子３とを備えた、永久磁
石形同期電動機において、固定子鉄心１１の外周に円周
方向に巻付けた制御巻線４と、制御巻線４の外周に接す
るヨーク部５とを設けたものである。 【効果】 構造が簡単な永久磁石形同期電動機で、駆動
用インバータの容量を増加することなく速度範囲を高速
領域まで拡大することができる。
ロット１２に電機子巻線２を挿入した固定子１と、固定
子鉄心１１の内側に空隙を介して設け、かつ外周に永久
磁石からなる磁極を設けた回転子３とを備えた、永久磁
石形同期電動機において、固定子鉄心１１の外周に円周
方向に巻付けた制御巻線４と、制御巻線４の外周に接す
るヨーク部５とを設けたものである。 【効果】 構造が簡単な永久磁石形同期電動機で、駆動
用インバータの容量を増加することなく速度範囲を高速
領域まで拡大することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の主軸や電気
自動車の駆動に使用される永久磁石形同期電動機に関
し、とくに低速領域で十分なトルクを得ると共に、高速
領域でも十分なトルクを得るものに関する。
自動車の駆動に使用される永久磁石形同期電動機に関
し、とくに低速領域で十分なトルクを得ると共に、高速
領域でも十分なトルクを得るものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、永久磁石形同期電動機は、界磁磁
束は常に一定であるから、低速領域では定トルク特性と
なり、回転速度に比例した誘起電圧が発生する。しか
し、図５に示すように、速度Ｎが上昇して高速領域に入
り、誘起電圧Ｅがインバータ等の駆動電源電圧Ｖmax を
越えると、発生トルクは急減する。この発生トルクの急
減を防ぐものとして、回転子に界磁巻線を設け、その界
磁巻線にダイオードを挿入し、界磁巻線に鎖交する磁束
が増加する時にはオフとなり、磁束が減少しようとする
時にオンとなるように界磁電流を流し、高速領域で弱め
界磁制御を行うものが開示されている（例えば、特開昭
６３−１４４７４６号）。
束は常に一定であるから、低速領域では定トルク特性と
なり、回転速度に比例した誘起電圧が発生する。しか
し、図５に示すように、速度Ｎが上昇して高速領域に入
り、誘起電圧Ｅがインバータ等の駆動電源電圧Ｖmax を
越えると、発生トルクは急減する。この発生トルクの急
減を防ぐものとして、回転子に界磁巻線を設け、その界
磁巻線にダイオードを挿入し、界磁巻線に鎖交する磁束
が増加する時にはオフとなり、磁束が減少しようとする
時にオンとなるように界磁電流を流し、高速領域で弱め
界磁制御を行うものが開示されている（例えば、特開昭
６３−１４４７４６号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成で
は、回転子にダイオードを挿入した界磁巻線を設けるた
め、回転子に永久磁石を設けただけのものに比較して巻
線作業が複雑となり、工数が増えると共に、回転子の構
造が複雑となるという欠点があった。本発明は、固定子
に簡単な構造の励磁巻線を設けるだけで、高速領域のト
ルクの急激な減少を防ぎ、ほぼ定出力特性を持った永久
磁石形同期電動機を提供することを目的とするものであ
る。
は、回転子にダイオードを挿入した界磁巻線を設けるた
め、回転子に永久磁石を設けただけのものに比較して巻
線作業が複雑となり、工数が増えると共に、回転子の構
造が複雑となるという欠点があった。本発明は、固定子
に簡単な構造の励磁巻線を設けるだけで、高速領域のト
ルクの急激な減少を防ぎ、ほぼ定出力特性を持った永久
磁石形同期電動機を提供することを目的とするものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、リング状の固
定子鉄心の内周に設けたスロットに電機子巻線を挿入し
た固定子と、前記固定子鉄心の内側に空隙を介して設
け、かつ外周に永久磁石からなる磁極を設けた回転子と
を備えた、永久磁石形同期電動機において、前記固定子
鉄心の外周に円周方向に巻付けた制御巻線と、前記制御
巻線の外周に接するヨーク部とを設けたものである。ま
た、前記制御巻線に前記永久磁石形同期電動機の誘起電
圧が駆動電源電圧に近付いた時、前記制御巻線に制御電
流を通電する界磁制御方法である。
定子鉄心の内周に設けたスロットに電機子巻線を挿入し
た固定子と、前記固定子鉄心の内側に空隙を介して設
け、かつ外周に永久磁石からなる磁極を設けた回転子と
を備えた、永久磁石形同期電動機において、前記固定子
鉄心の外周に円周方向に巻付けた制御巻線と、前記制御
巻線の外周に接するヨーク部とを設けたものである。ま
た、前記制御巻線に前記永久磁石形同期電動機の誘起電
圧が駆動電源電圧に近付いた時、前記制御巻線に制御電
流を通電する界磁制御方法である。
【０００５】
【作用】回転子の回転速度が上昇し、誘起電圧が駆動電
圧に近付き、高速領域に達すると、制御電流を通電す
る。その結果、固定子鉄心の軸方向に発生する補助磁束
が強くなり、固定子鉄心が磁気飽和を起こし、円周方向
に発生する主磁束は弱められる。したがって、同一電動
機電流に対するトルクは僅かに低減するが、急激に減少
することがなく、従来の場合に比較して、高速領域にお
けるトルク特性を大幅に改善することができる。
圧に近付き、高速領域に達すると、制御電流を通電す
る。その結果、固定子鉄心の軸方向に発生する補助磁束
が強くなり、固定子鉄心が磁気飽和を起こし、円周方向
に発生する主磁束は弱められる。したがって、同一電動
機電流に対するトルクは僅かに低減するが、急激に減少
することがなく、従来の場合に比較して、高速領域にお
けるトルク特性を大幅に改善することができる。
【０００６】
【実施例】本発明を図に示す実施例について説明する。
図１は本発明の実施例を示す正面図および側断面図で、
固定子１はリング状の固定子鉄心１１の内周にスロット
１２を設け、電機子巻線２を挿入してある。固定子鉄心
１１の内側に空隙を介して円筒状の回転子３を設け、回
転子３の表面には、永久磁石からなる磁極３１を装着し
てある。３２は回転子３に固定した出力軸で、図示しな
い軸受を介して支持してある。以上は通常の永久磁石形
電動機とほぼ同じ構成である。従来と異なるのは次の点
である、すなわち、固定子鉄心１１の外周に、円周方向
に巻付けた制御巻線４を設けるとともに、制御巻線４の
外周に接触するヨーク部５を設け、固定子鉄心１１に固
定してある。通常は、磁極３１の永久磁石によって、図
１（ａ）に矢印を付した実線で示すような主磁束６が形
成され、電機子巻線２による回転磁界との相互作用によ
ってトルクを発生させる。制御巻線４を直流励磁する
と、図１（ｂ）に矢印を付した実線で示すような軸方向
の補助磁束７が形成される。この補助磁束７は、円周方
向の主磁束６と直交しているため、直接には互いに干渉
することはない。しかし、補助磁束７を強めると、固定
子鉄心１１が磁気飽和を起こし、主磁束６は弱められ
る。図２は補助磁束７を制御して、主磁束６の弱め界磁
制御を行う制御回路８のブロック図で、制御巻線４にチ
ョッパ８１を介して直流電源８２を直列に接続してあ
る。チョッパ８１は、励磁指令器８３の指令によって動
作するようにしてある。励磁指令器８３は、電機子巻線
２を励磁するインバータ８４から、回転子３の回転数の
指令信号Ｎまたは電動機に取り付けたパルスジェネレー
タＰＧの信号を受けて、指令信号Ｎが定トルク特性の低
速領域から定出力特性の高速領域の切替点である切替回
転数Ｎh になったとき、チョッパ８１を調節して制御電
流Ｉc を制御して制御巻線４に飽和開始電流Ｉ0 を流す
ようにしてある。なお、直流電源８２にはインバータ８
４の直流母線を用いてもよい。さらに、回転子３の回転
速度が上昇し、図３（ｂ）に示すように、誘起電圧Ｅが
駆動電圧Ｖmax に近付き、低速領域と高速領域の切替回
転数Ｎh から上昇すると、図３（ａ）に示すように、励
磁指令器８３により制御電流Ｉc を増加する。その結
果、補助磁束７が強くなり、固定子鉄心１１が磁気飽和
を起こし、主磁束６は弱められる。したがって、図３
（ｂ）に示すように、同一電動機電流に対するトルクＴ
は僅かに低減するが、急激に減少することがなく、従来
の場合の図５に示したトルク特性に比較して、高速領域
におけるトルク特性を大幅に改善することができる。な
お、軸方向の磁束は、必ずしも軸方向全域に通す必要は
なく、図４に示すように、固定子鉄心１１の長さ方向の
両端を除いた部分のみ制御巻線４を巻付けてを励磁する
ようにし、要求される特性に応じて固定子鉄心１１の一
部にのみ通すようにしてもよい。これにより構造を簡単
にすることができる。
図１は本発明の実施例を示す正面図および側断面図で、
固定子１はリング状の固定子鉄心１１の内周にスロット
１２を設け、電機子巻線２を挿入してある。固定子鉄心
１１の内側に空隙を介して円筒状の回転子３を設け、回
転子３の表面には、永久磁石からなる磁極３１を装着し
てある。３２は回転子３に固定した出力軸で、図示しな
い軸受を介して支持してある。以上は通常の永久磁石形
電動機とほぼ同じ構成である。従来と異なるのは次の点
である、すなわち、固定子鉄心１１の外周に、円周方向
に巻付けた制御巻線４を設けるとともに、制御巻線４の
外周に接触するヨーク部５を設け、固定子鉄心１１に固
定してある。通常は、磁極３１の永久磁石によって、図
１（ａ）に矢印を付した実線で示すような主磁束６が形
成され、電機子巻線２による回転磁界との相互作用によ
ってトルクを発生させる。制御巻線４を直流励磁する
と、図１（ｂ）に矢印を付した実線で示すような軸方向
の補助磁束７が形成される。この補助磁束７は、円周方
向の主磁束６と直交しているため、直接には互いに干渉
することはない。しかし、補助磁束７を強めると、固定
子鉄心１１が磁気飽和を起こし、主磁束６は弱められ
る。図２は補助磁束７を制御して、主磁束６の弱め界磁
制御を行う制御回路８のブロック図で、制御巻線４にチ
ョッパ８１を介して直流電源８２を直列に接続してあ
る。チョッパ８１は、励磁指令器８３の指令によって動
作するようにしてある。励磁指令器８３は、電機子巻線
２を励磁するインバータ８４から、回転子３の回転数の
指令信号Ｎまたは電動機に取り付けたパルスジェネレー
タＰＧの信号を受けて、指令信号Ｎが定トルク特性の低
速領域から定出力特性の高速領域の切替点である切替回
転数Ｎh になったとき、チョッパ８１を調節して制御電
流Ｉc を制御して制御巻線４に飽和開始電流Ｉ0 を流す
ようにしてある。なお、直流電源８２にはインバータ８
４の直流母線を用いてもよい。さらに、回転子３の回転
速度が上昇し、図３（ｂ）に示すように、誘起電圧Ｅが
駆動電圧Ｖmax に近付き、低速領域と高速領域の切替回
転数Ｎh から上昇すると、図３（ａ）に示すように、励
磁指令器８３により制御電流Ｉc を増加する。その結
果、補助磁束７が強くなり、固定子鉄心１１が磁気飽和
を起こし、主磁束６は弱められる。したがって、図３
（ｂ）に示すように、同一電動機電流に対するトルクＴ
は僅かに低減するが、急激に減少することがなく、従来
の場合の図５に示したトルク特性に比較して、高速領域
におけるトルク特性を大幅に改善することができる。な
お、軸方向の磁束は、必ずしも軸方向全域に通す必要は
なく、図４に示すように、固定子鉄心１１の長さ方向の
両端を除いた部分のみ制御巻線４を巻付けてを励磁する
ようにし、要求される特性に応じて固定子鉄心１１の一
部にのみ通すようにしてもよい。これにより構造を簡単
にすることができる。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
速領域で固定子鉄心に巻付けた制御巻線に制御電流を流
して、固定子鉄心に磁気飽和を起こすことにより、弱め
界磁制御を行うので、構造が簡単な永久磁石形同期電動
機で、駆動用インバータの容量を増加することなく速度
範囲を高速領域まで拡大することができる効果がある。
速領域で固定子鉄心に巻付けた制御巻線に制御電流を流
して、固定子鉄心に磁気飽和を起こすことにより、弱め
界磁制御を行うので、構造が簡単な永久磁石形同期電動
機で、駆動用インバータの容量を増加することなく速度
範囲を高速領域まで拡大することができる効果がある。
【図１】本発明の実施例を示す正面図および側断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施例を示す制御回路のブロック図で
ある。
ある。
【図３】本発明の実施例の特性を示す説明図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す正面図および側断面
図である。
図である。
【図５】従来例の特性を示す説明図である。
１ 固定子 ２ 電機子巻線 ３ 回転子 ３１ 磁極 ４ 制御巻線 ５ ヨーク部 ６ 主磁束 ７ 補助磁束 ８ 制御回路 ８１ チョッパ ８２ 直流電源 ８３ 励磁指令器 ８４ インバータ
Claims (2)
- 【請求項１】 リング状の固定子鉄心の内周に設けたス
ロットに電機子巻線を挿入した固定子と、前記固定子鉄
心の内側に空隙を介して設け、かつ外周に永久磁石から
なる磁極を設けた回転子とを備えた、永久磁石形同期電
動機において、前記固定子鉄心の外周に円周方向に巻付
けた制御巻線と、前記制御巻線の外周に接するヨーク部
とを設けたことを特徴とする永久磁石形同期電動機。 - 【請求項２】 リング状の固定子鉄心の内周に設けたス
ロットに電機子巻線を挿入した固定子と、前記固定子鉄
心の内側に空隙を介して設け、かつ外周に永久磁石から
なる磁極を設けた回転子と、前記固定子鉄心の外周に円
周方向に巻付けた制御巻線と、前記制御巻線の外周に接
するヨーク部とを設けた永久磁石形同期電動機の界磁制
御方法において、前記制御巻線に前記永久磁石形同期電
動機の誘起電圧が駆動電源電圧に近付いた時、前記制御
巻線に制御電流を通電することを特徴とする永久磁石形
同期電動機の界磁制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5037504A JPH06233511A (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 永久磁石形同期電動機とその界磁制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5037504A JPH06233511A (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 永久磁石形同期電動機とその界磁制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06233511A true JPH06233511A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=12499361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5037504A Pending JPH06233511A (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 永久磁石形同期電動機とその界磁制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06233511A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08182281A (ja) * | 1994-12-21 | 1996-07-12 | Seiko Seiki Co Ltd | スピンドルモータ |
| WO1998038723A1 (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-03 | Mrusek, Gregor | Method of converting electrical energy into mechanical energy of rotating shaft and method of producing mechanical energy of rotating shaft |
| WO2008129904A1 (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Honda Motor Co., Ltd. | 電動機の制御装置 |
-
1993
- 1993-02-01 JP JP5037504A patent/JPH06233511A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08182281A (ja) * | 1994-12-21 | 1996-07-12 | Seiko Seiki Co Ltd | スピンドルモータ |
| WO1998038723A1 (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-03 | Mrusek, Gregor | Method of converting electrical energy into mechanical energy of rotating shaft and method of producing mechanical energy of rotating shaft |
| WO2008129904A1 (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Honda Motor Co., Ltd. | 電動機の制御装置 |
| JP2008263743A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Honda Motor Co Ltd | 電動機の制御装置 |
| US8604739B2 (en) | 2007-04-13 | 2013-12-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Vector control for an axial gap motor |
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