JPH08214519A - 永久磁石を用いた両突極性電動発電機 - Google Patents
永久磁石を用いた両突極性電動発電機Info
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- JPH08214519A JPH08214519A JP7054880A JP5488095A JPH08214519A JP H08214519 A JPH08214519 A JP H08214519A JP 7054880 A JP7054880 A JP 7054880A JP 5488095 A JP5488095 A JP 5488095A JP H08214519 A JPH08214519 A JP H08214519A
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- stator
- motor
- rotor
- magnetic
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】従来のスイッチドリラクタンス機と類似した鉄
心構造、巻線構造を用い、軸方向に永久磁石を挿入する
ことにより高効率を実現するとともに、固定子に挿入し
た永久磁石の界磁起磁力を調整して広い定出力領域を実
現する。 【構成】従来のスイッチドリラクタンス機の鉄心を軸方
向に分割し、鉄心間に軸方向に着磁した永久磁石を挿入
する。巻線は２つの固定子にわたって施すが、１端を中
性点とする。一方、回転子は電気角で９０度ひねって取
り付ける。
心構造、巻線構造を用い、軸方向に永久磁石を挿入する
ことにより高効率を実現するとともに、固定子に挿入し
た永久磁石の界磁起磁力を調整して広い定出力領域を実
現する。 【構成】従来のスイッチドリラクタンス機の鉄心を軸方
向に分割し、鉄心間に軸方向に着磁した永久磁石を挿入
する。巻線は２つの固定子にわたって施すが、１端を中
性点とする。一方、回転子は電気角で９０度ひねって取
り付ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気自動車、工作機械ス
ピンドル、ポンプ、コンプレッサなどの各種電動機、発
電機応用分野に関係するものである。
ピンドル、ポンプ、コンプレッサなどの各種電動機、発
電機応用分野に関係するものである。
【０００２】
【従来の技術】 現在、環境問題に関心が高まりつつあ
り、米国カリフォルニア州では原動機に対して新たな規
制法案が可決された。その規定の内にＺＥＶ（ゼロ有害
成分車）を実現する項目があり、これを達成するにあた
って電気自動車が注目されている。電気自動車を実現す
るには軽量なエネルギ−蓄積装置も必要であるが、高性
能電動機が必要である。現在、自動車メーカや電力会社
などによって製作された高性能電気自動車の試作実験車
両で用いられている電動機には、誘導機やブラシレスＤ
Ｃモータなどが用いられている。(1-3)
り、米国カリフォルニア州では原動機に対して新たな規
制法案が可決された。その規定の内にＺＥＶ（ゼロ有害
成分車）を実現する項目があり、これを達成するにあた
って電気自動車が注目されている。電気自動車を実現す
るには軽量なエネルギ−蓄積装置も必要であるが、高性
能電動機が必要である。現在、自動車メーカや電力会社
などによって製作された高性能電気自動車の試作実験車
両で用いられている電動機には、誘導機やブラシレスＤ
Ｃモータなどが用いられている。(1-3)
【０００３】電気自動車用電動機には、高効率,機械的
に丈夫,高速運転,高い出力／重量比,定格の300-400%時
のピークトルク能力,低騒音,メインテナンスフリー,制
御性,低価格等が求められる。既に試作車に用いられて
いる誘導機は、回転子が丈夫、界磁弱め運転が容易など
の特長があるものの、（１）永久磁石形モータなどに比
較して効率が低い、（２）界磁弱め速度範囲が定格の30
0%-400%に制限される、（３）静止トルクを発生するの
が難しいなどの問題がある。一方、永久磁石形モータは
効率が高く、軽量である特長はあるものの（１）定出力
運転が難しい、（２）回転子に永久磁石があるため機械
的に弱い、（３）磁石のバラツキが大きく製作コストが
高いなどの問題点がある。
に丈夫,高速運転,高い出力／重量比,定格の300-400%時
のピークトルク能力,低騒音,メインテナンスフリー,制
御性,低価格等が求められる。既に試作車に用いられて
いる誘導機は、回転子が丈夫、界磁弱め運転が容易など
の特長があるものの、（１）永久磁石形モータなどに比
較して効率が低い、（２）界磁弱め速度範囲が定格の30
0%-400%に制限される、（３）静止トルクを発生するの
が難しいなどの問題がある。一方、永久磁石形モータは
効率が高く、軽量である特長はあるものの（１）定出力
運転が難しい、（２）回転子に永久磁石があるため機械
的に弱い、（３）磁石のバラツキが大きく製作コストが
高いなどの問題点がある。
【０００４】このような状況下で、文献(1,4)では報告
されているように、将来はスイッチドリラクタンスモー
タやシンクロナスリラクタンスモータが有望であるとの
意見がある。しかし、シンクロナスリラクタンスモータ
の効率,力率が高いAxially laminated type rotor（以
下、軸方向積層形と呼ぶ）は構造が複雑で、かつ過負荷
時にインダクタンス比が低下するなどの問題がある。一
方、スイッチドリラクタンスモータは騒音、振動などの
問題はあるものの回転子構造が簡単で界磁弱めが容易な
どの特長を備え極めて有望である。さらに、効率を向上
するために巻線配置を工夫したり、永久磁石を固定子に
設ける方法などが提案されている(5)。特に永久磁石に
よりスイッチドリラクタンスモータの直流電流成分を置
き換える手法は、原理的に高効率化が可能と思われるが
固定子巻線電流による磁路に永久磁石が入るため突極性
が著しく減少してしまう。そこで、固定子巻線の形成す
る磁路の外に永久磁石を施すことが望ましい。すなわ
ち、小型の位置決めモータによく用いられるハイブリッ
ドＰＭステッピングモータや誘導子形回転機（ホモポー
ラモータ）あるいは、くし形モータは、永久磁石あるい
は界磁巻線による界磁磁束が軸方向に発生するため、突
極性を失うことなく高効率化が可能である。
されているように、将来はスイッチドリラクタンスモー
タやシンクロナスリラクタンスモータが有望であるとの
意見がある。しかし、シンクロナスリラクタンスモータ
の効率,力率が高いAxially laminated type rotor（以
下、軸方向積層形と呼ぶ）は構造が複雑で、かつ過負荷
時にインダクタンス比が低下するなどの問題がある。一
方、スイッチドリラクタンスモータは騒音、振動などの
問題はあるものの回転子構造が簡単で界磁弱めが容易な
どの特長を備え極めて有望である。さらに、効率を向上
するために巻線配置を工夫したり、永久磁石を固定子に
設ける方法などが提案されている(5)。特に永久磁石に
よりスイッチドリラクタンスモータの直流電流成分を置
き換える手法は、原理的に高効率化が可能と思われるが
固定子巻線電流による磁路に永久磁石が入るため突極性
が著しく減少してしまう。そこで、固定子巻線の形成す
る磁路の外に永久磁石を施すことが望ましい。すなわ
ち、小型の位置決めモータによく用いられるハイブリッ
ドＰＭステッピングモータや誘導子形回転機（ホモポー
ラモータ）あるいは、くし形モータは、永久磁石あるい
は界磁巻線による界磁磁束が軸方向に発生するため、突
極性を失うことなく高効率化が可能である。
【０００５】なお、本発明は、ハイブリッドＰＭステッ
ピングモータに比較すると、固定子、回転子の歯数が少
なく、主として電気機械エネルギー変換を目的として、
界磁調整機能を備えて広い定出力範囲を得ることが可能
である点に特長がある。また、ホモポーラ形電動機、く
し形電動機に比較すると、固定子が突極性を持っている
ために突極比を向上できる点に特長がある。
ピングモータに比較すると、固定子、回転子の歯数が少
なく、主として電気機械エネルギー変換を目的として、
界磁調整機能を備えて広い定出力範囲を得ることが可能
である点に特長がある。また、ホモポーラ形電動機、く
し形電動機に比較すると、固定子が突極性を持っている
ために突極比を向上できる点に特長がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】申請者らは、既に、電
気自動車駆動を含め、一般の産業応用ト゛ライフ゛として有望
とされているスイッチドリラクタンス機について、電気
自動車駆動用の可能性(5 )、各国での研究の現状(6)、数
式的なモデル化の手法、そのモデルの定数測定方法など
(7-11)を報告している。本発明では、このような用途に
従来の回転子、固定子の両者に突極性があるスイッチド
リラクタンスモータの鉄心を用い、さらに、巻線はスイ
ッチドリラクタンスモータと同様に固定子歯に集中巻と
した巻線を用いる。
気自動車駆動を含め、一般の産業応用ト゛ライフ゛として有望
とされているスイッチドリラクタンス機について、電気
自動車駆動用の可能性(5 )、各国での研究の現状(6)、数
式的なモデル化の手法、そのモデルの定数測定方法など
(7-11)を報告している。本発明では、このような用途に
従来の回転子、固定子の両者に突極性があるスイッチド
リラクタンスモータの鉄心を用い、さらに、巻線はスイ
ッチドリラクタンスモータと同様に固定子歯に集中巻と
した巻線を用いる。
【０００７】スイッチドリラクタンスモータは電流方向
が一方向であり、このため、磁束方向も一方向である。
一般に、誘導機などの磁束方向が交番する電動機に比較
して、磁束方向が一方向である電動機は、鉄心の利用率
が悪いために出力の割に体積、重量が大きいといわれて
いた。すなわち、磁束方向が一方向であるホモポーラ形
電動機などは、出力の割に電動機重量、体積が大きくな
る傾向にあった。
が一方向であり、このため、磁束方向も一方向である。
一般に、誘導機などの磁束方向が交番する電動機に比較
して、磁束方向が一方向である電動機は、鉄心の利用率
が悪いために出力の割に体積、重量が大きいといわれて
いた。すなわち、磁束方向が一方向であるホモポーラ形
電動機などは、出力の割に電動機重量、体積が大きくな
る傾向にあった。
【０００８】しかし、近年のスイッチドリラクタンス機
の開発が進むにつれて、突部形状の最適化、ギャップ長
の最適化が行われ、磁束方向が一方向でありながらも、
誘導機と等しい、あるいはそれ以上の効率、出力重量
比、トルク重量比などが実現できたと報告されている。
の開発が進むにつれて、突部形状の最適化、ギャップ長
の最適化が行われ、磁束方向が一方向でありながらも、
誘導機と等しい、あるいはそれ以上の効率、出力重量
比、トルク重量比などが実現できたと報告されている。
【０００９】このような誘導機に匹敵するかそれ以上の
性能が引き出せるのは、ホモポーラ形電動機に比較し
て、固定子が突極形状であり、回転子の回転位置に対す
るインダクタンスの大きな変化を得ることができるから
である。
性能が引き出せるのは、ホモポーラ形電動機に比較し
て、固定子が突極形状であり、回転子の回転位置に対す
るインダクタンスの大きな変化を得ることができるから
である。
【００１０】そこで、本発明では、このスイッチドリラ
クタンス機の特長を生かしつつ、永久磁石による高効率
化を実現する電動機構造を提案するものである。しか
も、広い定出力領域を得るために、永久磁石の界磁磁束
調整機構を伴った点にも特長がある。
クタンス機の特長を生かしつつ、永久磁石による高効率
化を実現する電動機構造を提案するものである。しか
も、広い定出力領域を得るために、永久磁石の界磁磁束
調整機構を伴った点にも特長がある。
【００１１】すなわち、スイッチドリラクタンスモータ
の固定子を軸方向に２分割して軸方向に着磁した永久磁
石を挿入したモータを新たに提案する。このモータは、
スイッチドリラクタンスモータの特色である（１）機械
的に丈夫、（２）最高回転速度が高い、（３）出力／重
量比が高いなどにくわえ、永久磁石を用いることによ
り、（４）高効率、（５）高力率であることが期待でき
る。さらに永久磁石を固定子に配置しているので、界磁
弱め運転が簡単、（６）広い速度範囲での定出力運転が
可能である。
の固定子を軸方向に２分割して軸方向に着磁した永久磁
石を挿入したモータを新たに提案する。このモータは、
スイッチドリラクタンスモータの特色である（１）機械
的に丈夫、（２）最高回転速度が高い、（３）出力／重
量比が高いなどにくわえ、永久磁石を用いることによ
り、（４）高効率、（５）高力率であることが期待でき
る。さらに永久磁石を固定子に配置しているので、界磁
弱め運転が簡単、（６）広い速度範囲での定出力運転が
可能である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】特許請求項１〜８に関し
て添付図面、特に図１、２を参照して詳述すると次の通
りである。図１は提案するモータの鉄心構造の見取り図
を示している。このモータは、軸方向に着磁された永久
磁石を持っていることが構造上の特徴である。この永久
磁石は突極状の固定子鉄心に対応した形状あるいは分割
された永久磁石からなる。その両側に固定子薄板が積層
されている。ちょうど、６つ極を持つスイッチドリラク
タンスモータの固定子を軸方向に２分割し、永久磁石を
挟み込んだ構成である。以下では、永久磁石のＮ極側に
ある固定子鉄心と回転子を含む円柱状の空間をＮ極側領
域、Ｓ極側をＳ極側領域と呼ぶ。回転子も固定子と同様
に突極状の積層薄板から形成されているが、スイッチド
リラクタンスモータと異り、永久磁石によって作られる
磁極のＮ極側とＳ極側、すなわちＮ極側領域とＳ極側領
域では、回転子の突極が半ピッチひねって積層されてい
る。
て添付図面、特に図１、２を参照して詳述すると次の通
りである。図１は提案するモータの鉄心構造の見取り図
を示している。このモータは、軸方向に着磁された永久
磁石を持っていることが構造上の特徴である。この永久
磁石は突極状の固定子鉄心に対応した形状あるいは分割
された永久磁石からなる。その両側に固定子薄板が積層
されている。ちょうど、６つ極を持つスイッチドリラク
タンスモータの固定子を軸方向に２分割し、永久磁石を
挟み込んだ構成である。以下では、永久磁石のＮ極側に
ある固定子鉄心と回転子を含む円柱状の空間をＮ極側領
域、Ｓ極側をＳ極側領域と呼ぶ。回転子も固定子と同様
に突極状の積層薄板から形成されているが、スイッチド
リラクタンスモータと異り、永久磁石によって作られる
磁極のＮ極側とＳ極側、すなわちＮ極側領域とＳ極側領
域では、回転子の突極が半ピッチひねって積層されてい
る。
【００１３】図２は、提案するモータの巻線方法を示し
てある。径方向断面図に示すように、巻線は、スイッチ
ドリラクタンスモータと等しく集中巻きで固定子突極に
施されているが、各コイルの接線方法は異なり、３相巻
線を構成する。軸方向断面図に描かれているようにコイ
ルエンドは電動機の両端に１つづつだけで済む。固定子
突極は構造上、永久磁石によりＮ極側領域とＳ極側領域
に分割されて、この各領域について巻線を施すことも可
能であるが、小形化を実現するためには、別々の巻線を
施す必要はなく、一体の突極としてスイッチドリラクタ
ンスモータと同様な集中巻きがなされている。
てある。径方向断面図に示すように、巻線は、スイッチ
ドリラクタンスモータと等しく集中巻きで固定子突極に
施されているが、各コイルの接線方法は異なり、３相巻
線を構成する。軸方向断面図に描かれているようにコイ
ルエンドは電動機の両端に１つづつだけで済む。固定子
突極は構造上、永久磁石によりＮ極側領域とＳ極側領域
に分割されて、この各領域について巻線を施すことも可
能であるが、小形化を実現するためには、別々の巻線を
施す必要はなく、一体の突極としてスイッチドリラクタ
ンスモータと同様な集中巻きがなされている。
【００１４】
【作用】以下に箇条書きにまとめるように、このモータ
の特長は、永久磁石が固定子内にあるため一般の回転子
に永久磁石を持つ永久磁石形モータに較べ機械的に丈夫
であり、また、磁石を取り除いたり,磁石短絡路を設け
ることにより、永久磁石形モータの問題とされている高
速運転時における逆起電力を減少して簡単に界磁弱め運
転が実現できる。さらに、永久磁石形モータの製作上問
題となる回転子をモータに挿入する工程においても回転
子に永久磁石がないために誘導機などと同様に簡単に行
え、コストに関しても有利になる。一方、誘導機に比較
すると、固定子巻線が集中巻であるためコイルエンドを
短くでき絶縁も容易である。さらに、回転子に巻線が必
要なく単純構造であるため高速回転にも耐え得り、運転
時の温度上昇に対して強い。
の特長は、永久磁石が固定子内にあるため一般の回転子
に永久磁石を持つ永久磁石形モータに較べ機械的に丈夫
であり、また、磁石を取り除いたり,磁石短絡路を設け
ることにより、永久磁石形モータの問題とされている高
速運転時における逆起電力を減少して簡単に界磁弱め運
転が実現できる。さらに、永久磁石形モータの製作上問
題となる回転子をモータに挿入する工程においても回転
子に永久磁石がないために誘導機などと同様に簡単に行
え、コストに関しても有利になる。一方、誘導機に比較
すると、固定子巻線が集中巻であるためコイルエンドを
短くでき絶縁も容易である。さらに、回転子に巻線が必
要なく単純構造であるため高速回転にも耐え得り、運転
時の温度上昇に対して強い。
【００１５】１. 固定子に永久磁石があり、はがれた
り、割れたりしない。２. 界磁巻線を施すことが可能で
あり、永久磁石を薄形とすれば起磁力も小さくて済む。
また、永久磁石の位置、短絡により界磁を調整すること
ができる。３. スイッチドリラクタンスモータのロータ
を用いるため機械的に丈夫でイナーシャが小さく高速化
が容易。また、軸方向から見込んだギャップも大きい。
４. スイッチドリラクタンスモータと同様な集中巻コイ
ルを用いるので、巻線も容易でコイルエンドが小さく、
絶縁も容易。５. 製作の際に回転子を固定子に挿入する
のが簡単である。また、永久磁石のバラツキの影響は少
ない。などの特長がある。一方、誘導機に比較すると、
３,４に加えて、６. 永久磁石を用いるため力率が良
く、効率が高い。７. 静止トルクを発生できる。などの
特長がある。さらに、スイッチドリラクタンスモータに
比較して、８. ロータ突極を半ピッチひねることにより
振動、騒音が低減できる。９. スイッチドリラクタンス
モータの電流の直流分が永久磁石によって供給されるた
め銅損が減少し効率が向上する。１０. ３相巻線を用
い、３相交流で駆動するために配線が３本で済み、一般
的なインバータを用いることができる。などの特長があ
る。さらに、径方向に永久磁石を持つスイッチドリラク
タンスモータに比較して、１１. 広い面積に永久磁石を
貼り付けることができるため永久磁石の厚みが少なくて
済む。１２. 磁束密度を高くとることができる。１３.
固定子巻線電流による磁束の磁路に永久磁石が存在しな
いため突極性が生かせる。などの特長がある。
り、割れたりしない。２. 界磁巻線を施すことが可能で
あり、永久磁石を薄形とすれば起磁力も小さくて済む。
また、永久磁石の位置、短絡により界磁を調整すること
ができる。３. スイッチドリラクタンスモータのロータ
を用いるため機械的に丈夫でイナーシャが小さく高速化
が容易。また、軸方向から見込んだギャップも大きい。
４. スイッチドリラクタンスモータと同様な集中巻コイ
ルを用いるので、巻線も容易でコイルエンドが小さく、
絶縁も容易。５. 製作の際に回転子を固定子に挿入する
のが簡単である。また、永久磁石のバラツキの影響は少
ない。などの特長がある。一方、誘導機に比較すると、
３,４に加えて、６. 永久磁石を用いるため力率が良
く、効率が高い。７. 静止トルクを発生できる。などの
特長がある。さらに、スイッチドリラクタンスモータに
比較して、８. ロータ突極を半ピッチひねることにより
振動、騒音が低減できる。９. スイッチドリラクタンス
モータの電流の直流分が永久磁石によって供給されるた
め銅損が減少し効率が向上する。１０. ３相巻線を用
い、３相交流で駆動するために配線が３本で済み、一般
的なインバータを用いることができる。などの特長があ
る。さらに、径方向に永久磁石を持つスイッチドリラク
タンスモータに比較して、１１. 広い面積に永久磁石を
貼り付けることができるため永久磁石の厚みが少なくて
済む。１２. 磁束密度を高くとることができる。１３.
固定子巻線電流による磁束の磁路に永久磁石が存在しな
いため突極性が生かせる。などの特長がある。
【００１６】
【実施例】特許請求項１〜５に関して添付図面、特に３
−５図を参照して詳述すると次の通りである。このモー
タ内部における磁路は、大きく２つものに分けられる。
すなわち、永久磁石による磁束と固定子巻線による磁束
である。図３は永久磁石による磁路をＳ極断面、Ｎ極断
面、軸方向断面図を示している。軸方向に着磁された永
久磁石による磁束は、永久磁石のＮ極側の固定子突極を
通り回転子突極に、そして回転子内を軸方向に進みＳ極
側の回転子突極から固定子突極を通る磁路を形成する。
すなわち、永久磁石による磁束はＮ極側領域では常に固
定子から回転子に向かい、Ｓ極側領域では常に回転子か
ら固定子に向かって流れている。したがって、永久磁石
の磁束による作用はＮ極側領域の固定子突極をＮ極に着
磁し、Ｓ極側領域の固定子突極はＳ極に着磁する。この
永久磁石による界磁起磁力と固定子に施した巻線電流の
相互作用でトルクが発生する。電機子反作用があまり大
きくない場合は、端子電圧は主に永久磁石による界磁起
磁力で決定する。そこ、広い定出力範囲を得るために
は、高速回転時に永久磁石による界磁磁束を小さくする
機構を備える必要がある。
−５図を参照して詳述すると次の通りである。このモー
タ内部における磁路は、大きく２つものに分けられる。
すなわち、永久磁石による磁束と固定子巻線による磁束
である。図３は永久磁石による磁路をＳ極断面、Ｎ極断
面、軸方向断面図を示している。軸方向に着磁された永
久磁石による磁束は、永久磁石のＮ極側の固定子突極を
通り回転子突極に、そして回転子内を軸方向に進みＳ極
側の回転子突極から固定子突極を通る磁路を形成する。
すなわち、永久磁石による磁束はＮ極側領域では常に固
定子から回転子に向かい、Ｓ極側領域では常に回転子か
ら固定子に向かって流れている。したがって、永久磁石
の磁束による作用はＮ極側領域の固定子突極をＮ極に着
磁し、Ｓ極側領域の固定子突極はＳ極に着磁する。この
永久磁石による界磁起磁力と固定子に施した巻線電流の
相互作用でトルクが発生する。電機子反作用があまり大
きくない場合は、端子電圧は主に永久磁石による界磁起
磁力で決定する。そこ、広い定出力範囲を得るために
は、高速回転時に永久磁石による界磁磁束を小さくする
機構を備える必要がある。
【００１７】図４は永久磁石による起磁力の調整機構の
構成図を示している。永久磁石による界磁磁束の調整方
法としては、方法１：固定子鉄心間に挿入された永久磁
石を径方向に移動して永久磁石の起磁力を調整する方
法。方法２：軸方向に着磁された永久磁石の磁路を一部
短絡することにより、磁束を回転子とは別な方向に誘導
する方法。方法３：永久磁石に対する磁気抵抗を増加す
る方法。などがある。図４は１、２の方法例を示してい
る。
構成図を示している。永久磁石による界磁磁束の調整方
法としては、方法１：固定子鉄心間に挿入された永久磁
石を径方向に移動して永久磁石の起磁力を調整する方
法。方法２：軸方向に着磁された永久磁石の磁路を一部
短絡することにより、磁束を回転子とは別な方向に誘導
する方法。方法３：永久磁石に対する磁気抵抗を増加す
る方法。などがある。図４は１、２の方法例を示してい
る。
【００１８】方法１では、ボールネジなどを用いて永久
磁石を引き出す方法である。永久磁石を引き出すにはア
クチュエータやプランジャを用いる。あるいは機械的な
伝達機構により、通常のマニュアル自動車で行われるよ
うにギヤを替えるような機械的な位置調整機構であって
もよい。永久磁石が固定し鉄心から引き出されると、永
久磁石による起磁力が小さくなり、界磁磁束を減少する
ことができる。
磁石を引き出す方法である。永久磁石を引き出すにはア
クチュエータやプランジャを用いる。あるいは機械的な
伝達機構により、通常のマニュアル自動車で行われるよ
うにギヤを替えるような機械的な位置調整機構であって
もよい。永久磁石が固定し鉄心から引き出されると、永
久磁石による起磁力が小さくなり、界磁磁束を減少する
ことができる。
【００１９】方法２では、図４に示すように、固定子鉄
心に永久磁石の磁路を短絡する磁性体を用い、永久磁石
の磁束の一部を固定子外側に誘導する。永久磁石から見
込んだ磁気抵抗を調整することにより回転子方向に流れ
る永久磁石による磁束を調整し、端子電圧を調整するこ
とができる。
心に永久磁石の磁路を短絡する磁性体を用い、永久磁石
の磁束の一部を固定子外側に誘導する。永久磁石から見
込んだ磁気抵抗を調整することにより回転子方向に流れ
る永久磁石による磁束を調整し、端子電圧を調整するこ
とができる。
【００２０】短絡用磁性体は径方向あるいは軸方向に移
動するアクチュエータやプランジャ、あるいは機械的な
位置調整機構により、位置を調整する。短絡用磁性体が
径方向に移動する場合は、径方向の位置が永久磁石に近
いほど磁気抵抗が小さくなり界磁磁束が小さくなる。一
方、短絡用磁性体を軸方向に移動するさいには、図４に
示すように永久磁石の両端に短絡用磁性体が位置する際
に界磁磁束が減少する。あるいは、短絡用磁性体は小さ
い直方体からなる円筒形状であってもよく、この場合
は、各直方体の数を調整することにより界磁起磁力を調
整できる。
動するアクチュエータやプランジャ、あるいは機械的な
位置調整機構により、位置を調整する。短絡用磁性体が
径方向に移動する場合は、径方向の位置が永久磁石に近
いほど磁気抵抗が小さくなり界磁磁束が小さくなる。一
方、短絡用磁性体を軸方向に移動するさいには、図４に
示すように永久磁石の両端に短絡用磁性体が位置する際
に界磁磁束が減少する。あるいは、短絡用磁性体は小さ
い直方体からなる円筒形状であってもよく、この場合
は、各直方体の数を調整することにより界磁起磁力を調
整できる。
【００２１】方法３では、図４の２つの固定子鉄心の距
離を調整することにより永久磁石と固定子間のギャップ
長を調整して界磁磁束量を調整することが可能である。
離を調整することにより永久磁石と固定子間のギャップ
長を調整して界磁磁束量を調整することが可能である。
【００２２】図５は提案する電動機のトルク発生原理を
示している。このモータは、前述のとおり永久磁石によ
る磁束と固定子巻線による磁束とが作用し合ってトルク
を発生する。回転子の回転角度θは0,15,30度の場合に
ついて、時計回り方向にトルクが働く位相角で三相電流
を流したときの電流方向、この電流によって生じる磁束
方向黒く塗りつぶした矢印で示している。また、永久磁
石による界磁磁束の方向を白抜きの矢印で示している。
Ｓ極側領域では、永久磁石による磁束は回転子から固定
子方向に流れ出ている。一方、Ｎ極側領域では、固定子
から回転子方向に流れ込んでいる。２つの磁束により固
定子突極では、永久磁石と固定子巻線で発生する磁束の
方向が等しい突極と、反対方向の突極がある。
示している。このモータは、前述のとおり永久磁石によ
る磁束と固定子巻線による磁束とが作用し合ってトルク
を発生する。回転子の回転角度θは0,15,30度の場合に
ついて、時計回り方向にトルクが働く位相角で三相電流
を流したときの電流方向、この電流によって生じる磁束
方向黒く塗りつぶした矢印で示している。また、永久磁
石による界磁磁束の方向を白抜きの矢印で示している。
Ｓ極側領域では、永久磁石による磁束は回転子から固定
子方向に流れ出ている。一方、Ｎ極側領域では、固定子
から回転子方向に流れ込んでいる。２つの磁束により固
定子突極では、永久磁石と固定子巻線で発生する磁束の
方向が等しい突極と、反対方向の突極がある。
【００２３】回転角度が０度の場合、Ｓ極領域では突極
３、６が磁束が強めあい、２、５では磁束は弱めあう。
Ｎ極領域では、突極２、５で磁束は強めあい、３、６で
は減少する。回転子はＮ，Ｓの領域で電気角で90゜ひね
ってあるため、Ｎ，Ｓ両者の領域で回転子を時計回りの
方向に吸引する磁束が発生する。
３、６が磁束が強めあい、２、５では磁束は弱めあう。
Ｎ極領域では、突極２、５で磁束は強めあい、３、６で
は減少する。回転子はＮ，Ｓの領域で電気角で90゜ひね
ってあるため、Ｎ，Ｓ両者の領域で回転子を時計回りの
方向に吸引する磁束が発生する。
【００２４】回転子が回転しても、固定子巻線の電流を
三相正弦波状に変化させることにより連続的にトルクを
発生することができる。図５（ｂ），（ｃ）は回転子回
転角度が１５度、３０度についてトルク発生原理を示し
ている。なお、電流波形は正弦波でも方形波でも駆動可
能である。
三相正弦波状に変化させることにより連続的にトルクを
発生することができる。図５（ｂ），（ｃ）は回転子回
転角度が１５度、３０度についてトルク発生原理を示し
ている。なお、電流波形は正弦波でも方形波でも駆動可
能である。
【００２５】
【発明の効果】本発明では、従来のスイッチドリラクタ
ンスモータの固定子を軸方向に２分割して軸方向に着磁
した永久磁石を挿入したモータを新たに提案した。この
モータは、スイッチドリラクタンスモータの特色である
（１）機械的に丈夫、（２）最高回転速度が高い、
（３）出力／重量比が高いなどにくわえ、永久磁石を用
いることにより、（４）高効率、（５）高力率であるこ
とが期待できる。さらに永久磁石を固定子に配置してい
るので、界磁弱め運転が簡単、（６）広い速度範囲での
定出力運転が可能である。
ンスモータの固定子を軸方向に２分割して軸方向に着磁
した永久磁石を挿入したモータを新たに提案した。この
モータは、スイッチドリラクタンスモータの特色である
（１）機械的に丈夫、（２）最高回転速度が高い、
（３）出力／重量比が高いなどにくわえ、永久磁石を用
いることにより、（４）高効率、（５）高力率であるこ
とが期待できる。さらに永久磁石を固定子に配置してい
るので、界磁弱め運転が簡単、（６）広い速度範囲での
定出力運転が可能である。
【００２６】
【図１】スイッチドリラクタンス機の回転子、固定子を
軸方向に分割した本発明の鉄心構造を示している。
軸方向に分割した本発明の鉄心構造を示している。
【図２】電動発電機の径方向、軸方向の断面図を示して
いる。
いる。
【図３】
【図４】永久磁石による界磁磁束の調整方法を示してい
る。
る。
【図５】トルク発生原理を示している。
【００２７】
(1)Kaushik Rajashekara,etal "Present and Future Tr
end for Electric Vehicles Review of Electrical Pro
pulsion Systems" IEEE, Power Electronics in Tran
sportation, NO.92TH0451-5, pp.7-12, 1992 (2)名取,足利「電気自動車へのＡＣドライブ応用 1)高
性能電気自動車」 平成５年電気学会全国シンポジュウ
ム S.10-2-1, pp.(S-10-3)- (S-10-6) (3)木村,社本「電気自動車モータシステムの実用化設
計」 平成５年電気学会全国大会シンポジウム S-10-2-
2, pp.(S-10-7)- (S-10-10) (4)R.S.Wallace and R.G.Hoft "Switched Relactance M
oter Drives for Electric Vehicle Propulsion" 平成
５年電気学会全国大会シンポジウム S.10-5, pp.(S-10-
23)- (S-10-24) (5)佐々木正一、千葉明「電気自動車におけるＡＣドラ
イブの最新技術」平成６年電気学会産業応用部門全国大
会シンポジウムS.9-6-2,S.229-S.232,1994 (6)千葉明「スイッチドリラクタンスモータの動向」日
本能率協会'93モータ技術シンポジウムセッションA-5
「小型モータのニューフェース」pp.A5-1-1 to A-5-1-1
0,1993,4/16日本コンベンションセンター国際会議場 (7)Toraji Takahashi, Akira Chiba, Kouichi Ikeda an
d Tadashi Fukao, "A Comparison of Output Power Con
trol Methods of Switched Reluctance Motors",IEEE,
Power Conversion Conference (PCC-Yokohama) April 2
0, 1993 pp.390-395 IEEE 93TH0406-9 (8)千葉明、高木正志、池田紘一、中村福三、泥堂多
積、深尾正「スイッチドリラクタンス機のモデルと電動
機定数」平成４年電気学会産業応用部門全国大会33,pp.
123-128 (9)千葉明、池田紘一、中村福三、泥堂多積、深尾正
「方形波電圧印加時のスイッチドリラクタンス機の特性
解析と運転手法」電気学会回転機研究会RM-92-86,pp.21
-30,1992,10/9秋田大学 (10)高橋虎治、千葉明、池田紘一「スイッチドリラクタ
ンスモータの定格速度でのＰＷＭ制御」電気学会産業電
力電気応用研究会IEA-92-34,pp.49-58, 1992,12/10,明
治大学 (11)千葉明、深尾正「スイッチドリラクタンス機の入出
力特性解析」電気学会産業電力電気応用研究会資料IEA-
93-36,pp.75-84,1993,12/14大崎会館
end for Electric Vehicles Review of Electrical Pro
pulsion Systems" IEEE, Power Electronics in Tran
sportation, NO.92TH0451-5, pp.7-12, 1992 (2)名取,足利「電気自動車へのＡＣドライブ応用 1)高
性能電気自動車」 平成５年電気学会全国シンポジュウ
ム S.10-2-1, pp.(S-10-3)- (S-10-6) (3)木村,社本「電気自動車モータシステムの実用化設
計」 平成５年電気学会全国大会シンポジウム S-10-2-
2, pp.(S-10-7)- (S-10-10) (4)R.S.Wallace and R.G.Hoft "Switched Relactance M
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５年電気学会全国大会シンポジウム S.10-5, pp.(S-10-
23)- (S-10-24) (5)佐々木正一、千葉明「電気自動車におけるＡＣドラ
イブの最新技術」平成６年電気学会産業応用部門全国大
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治大学 (11)千葉明、深尾正「スイッチドリラクタンス機の入出
力特性解析」電気学会産業電力電気応用研究会資料IEA-
93-36,pp.75-84,1993,12/14大崎会館
【手続補正書】
【提出日】平成７年６月１４日
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
Claims (5)
- 【請求項１】 回転子、固定子が両突極性を持つスイッ
チドリラクタンスモータと等しい鉄心構造をした回転機
において、固定子鉄心の軸方向に、軸方向に着磁した永
久磁石を挿入し、回転子は突極方向を電気角で９０度ひ
ねった構造をしていることを特徴とする電動機、あるい
は発電機。 - 【請求項２】 請求項１において、固定子に挿入した永
久磁石の位置、あるいは着磁方向を、機械的に、あるい
は電気的なアクチュエータによって調整して、界磁磁束
を調整する機能を付加することを特徴とする電動機、あ
るいは発電機。 - 【請求項３】 請求項１において、機械的、あるいは電
気的なアクチュエータにより、固定子上外側を軸方向に
移動する磁性体により磁路短絡路を構成して、固定子に
挿入した永久磁石による界磁起磁力を調整する機能を備
えたことを特徴とする電動機、あるいは発電機。 - 【請求項４】請求項１において、固定子に径方向に移動
する磁性体による磁路短絡路を構成して、固定子に挿入
した永久磁石による界磁起磁力を調整する機能を備えた
ことを特徴とする電動機、あるいは発電機。 - 【請求項５】請求項１において、２つの固定子鉄心間の
距離を調整する機能を付加して、界磁起磁力の調整を備
えたことを特徴とする電動機、あるいは発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7054880A JPH08214519A (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | 永久磁石を用いた両突極性電動発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7054880A JPH08214519A (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | 永久磁石を用いた両突極性電動発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08214519A true JPH08214519A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=12982909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7054880A Pending JPH08214519A (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | 永久磁石を用いた両突極性電動発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08214519A (ja) |
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