JPH08242567A - 同期電動機 - Google Patents
同期電動機Info
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- JPH08242567A JPH08242567A JP7068687A JP6868795A JPH08242567A JP H08242567 A JPH08242567 A JP H08242567A JP 7068687 A JP7068687 A JP 7068687A JP 6868795 A JP6868795 A JP 6868795A JP H08242567 A JPH08242567 A JP H08242567A
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- Japan
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- synchronous motor
- rotor
- section
- output shaft
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロータの製造工程が簡単で生産性が高く、構
造的にも強く、耐久性が良く、大型で高出力が得られる
同期電動機を実現する。 【構成】 一次巻線が配置されたスロット７０が等間隔
に設けられているリング状のステータ８０内に中心に出
力軸１０が取り付けられているロータ５０を回転可能に
配設した同期電動機において、ロータ５０は、コア部２
０、コア部２０の外周上に磁極が互い違いに隣合うよう
に配置された偶数枚の板磁石から成る円筒状の磁石４０
および凹部３０から構成される。凹部３０は、出力軸１
０に直角な断面において、コア部２０の一般外径線の一
部を底辺とする三角形状に形成され、コア部２０外周の
板磁石の中央部内周面に相対する部分に設けられ、空気
で満たされている。これにより、磁石をコア内に埋め込
むことなく、突極係数ρ＞１である逆突極機が実現され
る。
造的にも強く、耐久性が良く、大型で高出力が得られる
同期電動機を実現する。 【構成】 一次巻線が配置されたスロット７０が等間隔
に設けられているリング状のステータ８０内に中心に出
力軸１０が取り付けられているロータ５０を回転可能に
配設した同期電動機において、ロータ５０は、コア部２
０、コア部２０の外周上に磁極が互い違いに隣合うよう
に配置された偶数枚の板磁石から成る円筒状の磁石４０
および凹部３０から構成される。凹部３０は、出力軸１
０に直角な断面において、コア部２０の一般外径線の一
部を底辺とする三角形状に形成され、コア部２０外周の
板磁石の中央部内周面に相対する部分に設けられ、空気
で満たされている。これにより、磁石をコア内に埋め込
むことなく、突極係数ρ＞１である逆突極機が実現され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固定電機子内側に回
転永久磁石を設けた同期電動機の構造に関する。
転永久磁石を設けた同期電動機の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】同期電動機の磁石の中心を通る軸である
ｄ軸方向のｄ軸電機子自己インダクタンスをＬｄ、磁石
と磁石の境目を通る軸であるｑ軸方向のｑ軸電機子自己
インダクタンスをＬｑとするとき、これらの比を突極係
数ρ（＝Ｌｑ／Ｌｄ）という。インダクタンスは磁束の
通りやすさを意味し、ｑ軸電機子自己インダクタンスと
はｑ軸に電流による磁力の中心が来た時の磁束の通りや
すさを、ｄ軸電機子自己インダクタンスとはｄ軸に電流
による磁力の中心が来た時の磁束の通りやすさを示して
いる。ｑ軸に電流を流したほうがｄ軸に電流を流すより
も磁束が多いとき、すなわちρ＞１を満たすときに、そ
の電動機は逆突極機と呼ばれ、高速回転時の出力が大き
く、また減磁係数が低いという利点がある。
ｄ軸方向のｄ軸電機子自己インダクタンスをＬｄ、磁石
と磁石の境目を通る軸であるｑ軸方向のｑ軸電機子自己
インダクタンスをＬｑとするとき、これらの比を突極係
数ρ（＝Ｌｑ／Ｌｄ）という。インダクタンスは磁束の
通りやすさを意味し、ｑ軸電機子自己インダクタンスと
はｑ軸に電流による磁力の中心が来た時の磁束の通りや
すさを、ｄ軸電機子自己インダクタンスとはｄ軸に電流
による磁力の中心が来た時の磁束の通りやすさを示して
いる。ｑ軸に電流を流したほうがｄ軸に電流を流すより
も磁束が多いとき、すなわちρ＞１を満たすときに、そ
の電動機は逆突極機と呼ばれ、高速回転時の出力が大き
く、また減磁係数が低いという利点がある。
【０００３】従来の逆突極機である同期電動機として
は、例えば図８に示すようなものがある。この同期電動
機は中心に出力軸１０を取り付けたロータ５６と、ロー
タ５６を囲むステータ（固定電機子）８０から構成され
ている。ロータ５６とステータ８０の間には、ロータ５
６が回転できるようにエアギャップ６０が形成されてい
る。ロータ５６は、コア部２６およびコア部２６の内部
に埋め込まれた磁石４６および非磁性体９０から構成さ
れる。非磁性体９０は磁力線がコア部２６の外周近くを
通過することを防止するために磁石間に配置される。ス
テータ８０の内周面にはスロット７０が等ピッチで設け
られ、各スロットの中には図には示されていないが一次
巻線が設置されている。各一次巻線へ順次通電すること
により、磁石４６の磁極が吸引されて、ロータ５６が回
転する。この同期電動機では、ｄ軸方向においては磁石
４６により磁束の通りやすさが妨げられるので、ｄ軸自
己インダクタンスは、ｑ軸自己インダクタンスより小さ
くなり、ρ＞１を満たす逆突極機となる。
は、例えば図８に示すようなものがある。この同期電動
機は中心に出力軸１０を取り付けたロータ５６と、ロー
タ５６を囲むステータ（固定電機子）８０から構成され
ている。ロータ５６とステータ８０の間には、ロータ５
６が回転できるようにエアギャップ６０が形成されてい
る。ロータ５６は、コア部２６およびコア部２６の内部
に埋め込まれた磁石４６および非磁性体９０から構成さ
れる。非磁性体９０は磁力線がコア部２６の外周近くを
通過することを防止するために磁石間に配置される。ス
テータ８０の内周面にはスロット７０が等ピッチで設け
られ、各スロットの中には図には示されていないが一次
巻線が設置されている。各一次巻線へ順次通電すること
により、磁石４６の磁極が吸引されて、ロータ５６が回
転する。この同期電動機では、ｄ軸方向においては磁石
４６により磁束の通りやすさが妨げられるので、ｄ軸自
己インダクタンスは、ｑ軸自己インダクタンスより小さ
くなり、ρ＞１を満たす逆突極機となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の逆突極機である同期電動機においては、コア
部２６の内部に磁石４６を埋め込むことにより、突極係
数ρ＞１である逆突極機を作製するため、ロータ５６の
製造工程が複雑になり、生産性が低い。またロータ５６
が構造的に弱く、耐久性も良くないため、大型の同期電
動機は作ることができない。したがって本発明は、上記
従来の問題点に鑑み、突極係数ρ＞１である逆突極機で
あり、かつロータの製造工程が簡単で、生産性が高く、
また構造的にも強く、耐久性が良く、大型で高出力が得
られる同期電動機を提供することを目的とする。
うな従来の逆突極機である同期電動機においては、コア
部２６の内部に磁石４６を埋め込むことにより、突極係
数ρ＞１である逆突極機を作製するため、ロータ５６の
製造工程が複雑になり、生産性が低い。またロータ５６
が構造的に弱く、耐久性も良くないため、大型の同期電
動機は作ることができない。したがって本発明は、上記
従来の問題点に鑑み、突極係数ρ＞１である逆突極機で
あり、かつロータの製造工程が簡単で、生産性が高く、
また構造的にも強く、耐久性が良く、大型で高出力が得
られる同期電動機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、リング状のステータ内にロータを回転可
能に配設した同期電動機において、前記ロータは、中心
に出力軸を有し、ロータコア部と該ロータコア部の外周
上に偶数極の磁極が互い違いに隣合うように配置された
円筒状の磁石から構成され、ロータコア部外周の各磁極
の中央部内周面に相対する部分に、凹部を設けたものと
した。
に、本発明は、リング状のステータ内にロータを回転可
能に配設した同期電動機において、前記ロータは、中心
に出力軸を有し、ロータコア部と該ロータコア部の外周
上に偶数極の磁極が互い違いに隣合うように配置された
円筒状の磁石から構成され、ロータコア部外周の各磁極
の中央部内周面に相対する部分に、凹部を設けたものと
した。
【０００６】
【作用】磁極が互い違いに隣合うように配置された円筒
状の磁石をロータコア部の外周上に配置し、該ロータコ
ア部外周の各磁極の中央部内周面に相対する部分に、凹
部を設けることにより、ｄ軸方向においては凹部により
磁束の通りやすさが妨げられるので、ｄ軸自己インダク
タンスを、ｑ軸自己インダクタンスより小さくでき、磁
石をロータコア内に埋め込むことなく突極係数ρ＞１で
ある逆突極機が実現される。また、上記凹部は空気、非
磁性体あるいは磁石からの凸部で満たすことができ、そ
の選択により適切な突極係数を得ることができる。な
お、円筒状の磁石は、円周方向に偶数極に着磁された円
筒体からなるものとしてもよく、あるいは円周方向に分
割された偶数枚の板磁石から構成することもできる。と
くに円筒体に着磁するものは、製造が簡単で多量生産に
適する。
状の磁石をロータコア部の外周上に配置し、該ロータコ
ア部外周の各磁極の中央部内周面に相対する部分に、凹
部を設けることにより、ｄ軸方向においては凹部により
磁束の通りやすさが妨げられるので、ｄ軸自己インダク
タンスを、ｑ軸自己インダクタンスより小さくでき、磁
石をロータコア内に埋め込むことなく突極係数ρ＞１で
ある逆突極機が実現される。また、上記凹部は空気、非
磁性体あるいは磁石からの凸部で満たすことができ、そ
の選択により適切な突極係数を得ることができる。な
お、円筒状の磁石は、円周方向に偶数極に着磁された円
筒体からなるものとしてもよく、あるいは円周方向に分
割された偶数枚の板磁石から構成することもできる。と
くに円筒体に着磁するものは、製造が簡単で多量生産に
適する。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例の断面図であ
る。中心に出力軸１０を取り付けたロータ５０と、ロー
タ５０を囲むステータ８０から構成されている。ロータ
５０とステータ８０の間には、ロータ５０が回転できる
ようにエアギャップ６０が形成されている。ロータ５０
は、コア部２０、コア部２０の外周上に設けられた円筒
状の磁石４０および凹部３０から構成される。磁石４０
は、磁極が互い違いに隣合うように配設された４枚の板
磁石から構成される。凹部３０は、コア部２０外周の各
板磁石の中央部内周面に相対する部分に設けられ、空気
で満たされている。ステータ８０の内周面にはスロット
７０が等ピッチで設けられ、各スロットの中には図には
示されていないが一次巻線が設置されている。各一次巻
線へ順次通電することにより、磁石４０の磁極が吸引さ
れて、ロータ５０が回転する。
る。中心に出力軸１０を取り付けたロータ５０と、ロー
タ５０を囲むステータ８０から構成されている。ロータ
５０とステータ８０の間には、ロータ５０が回転できる
ようにエアギャップ６０が形成されている。ロータ５０
は、コア部２０、コア部２０の外周上に設けられた円筒
状の磁石４０および凹部３０から構成される。磁石４０
は、磁極が互い違いに隣合うように配設された４枚の板
磁石から構成される。凹部３０は、コア部２０外周の各
板磁石の中央部内周面に相対する部分に設けられ、空気
で満たされている。ステータ８０の内周面にはスロット
７０が等ピッチで設けられ、各スロットの中には図には
示されていないが一次巻線が設置されている。各一次巻
線へ順次通電することにより、磁石４０の磁極が吸引さ
れて、ロータ５０が回転する。
【０００８】凹部３０は出力軸１０に直角な断面におい
て、コア部２０の一般外径線の一部を底辺とする三角形
状に形成され、三角形状の頂点角度θは極数をＰ（Ｐは
２以上の偶数）とすると θ＝３６０゜／Ｐ に設定される。本実施例においては、極数は４を用い
た。また、三角形状の底辺部の弧長ｋはコア部２０の直
径をＲとすると ｋ＝Ｒ・π／（３Ｐ） に設定される。
て、コア部２０の一般外径線の一部を底辺とする三角形
状に形成され、三角形状の頂点角度θは極数をＰ（Ｐは
２以上の偶数）とすると θ＝３６０゜／Ｐ に設定される。本実施例においては、極数は４を用い
た。また、三角形状の底辺部の弧長ｋはコア部２０の直
径をＲとすると ｋ＝Ｒ・π／（３Ｐ） に設定される。
【０００９】これにより、ｄ軸方向においては凹部３０
に満たされた空気により磁束の通りやすさが妨げられる
ので、ｄ軸自己インダクタンスを、ｑ軸自己インダクタ
ンスより小さくでき、磁石をコア内に埋め込むことな
く、突極係数ρ＞１である逆突極機が実現される。しか
も、ロータ５０内では磁力線の通過を妨げる部材は磁石
４０と凹部３０に満たされた空気のみなので、磁力線の
流れが良くなり、出力が向上する。また、凹部３０を空
気で満たすことにより、軽量化が可能であり、冷却効果
も向上するので、入力電力を増加できる。さらに、熱や
回転などによる磁石４０やコア部２０の変形を、凹部３
０で吸収でき、磁石４０やコア部２０の耐久性が向上す
る。この実施例は以上のように構成されているので、ロ
ータの製造工程が簡単で生産性が高く、耐久性が良く、
大型で高出力が得られる同期電動機が製作できるという
効果を有する。
に満たされた空気により磁束の通りやすさが妨げられる
ので、ｄ軸自己インダクタンスを、ｑ軸自己インダクタ
ンスより小さくでき、磁石をコア内に埋め込むことな
く、突極係数ρ＞１である逆突極機が実現される。しか
も、ロータ５０内では磁力線の通過を妨げる部材は磁石
４０と凹部３０に満たされた空気のみなので、磁力線の
流れが良くなり、出力が向上する。また、凹部３０を空
気で満たすことにより、軽量化が可能であり、冷却効果
も向上するので、入力電力を増加できる。さらに、熱や
回転などによる磁石４０やコア部２０の変形を、凹部３
０で吸収でき、磁石４０やコア部２０の耐久性が向上す
る。この実施例は以上のように構成されているので、ロ
ータの製造工程が簡単で生産性が高く、耐久性が良く、
大型で高出力が得られる同期電動機が製作できるという
効果を有する。
【００１０】次に、図２は本発明の第２の実施例の断面
図である。中心に出力軸１０を取り付けたロータ５１
と、ロータ５１を囲むステータ８０から構成されてい
る。ステータ８０、スロット７０、エアギャップ６０お
よび磁石４０の構造は第１の実施例と同様である。ロー
タ５１は、コア部２１、磁石４０および凹部３１から構
成される。凹部３１は、コア部２１外周の各板磁石の中
央部内周面に相対する部分に設けられ、出力軸１０に直
角な断面において、コア部２１の一般外径線の一部を一
辺とする四角形状に形成され、空気で満たされている。
図である。中心に出力軸１０を取り付けたロータ５１
と、ロータ５１を囲むステータ８０から構成されてい
る。ステータ８０、スロット７０、エアギャップ６０お
よび磁石４０の構造は第１の実施例と同様である。ロー
タ５１は、コア部２１、磁石４０および凹部３１から構
成される。凹部３１は、コア部２１外周の各板磁石の中
央部内周面に相対する部分に設けられ、出力軸１０に直
角な断面において、コア部２１の一般外径線の一部を一
辺とする四角形状に形成され、空気で満たされている。
【００１１】これにより、前記第１の実施例と同様に、
磁石をコア内に埋め込むことなく、突極係数ρ＞１であ
る逆突極機が実現され、磁力線の流れが良くなり、出力
が向上する。また、熱や回転などによる磁石４０やコア
部２１の変形を、凹部３１で吸収でき、磁石４０やコア
部２１の耐久性が向上する。したがって、本実施例は、
ロータの製造工程が簡単で生産性が高く、耐久性が良
く、大型で高出力が得られる同期電動機が製作できると
いう効果を有する。さらに、凹部３１を空気で満たすこ
とにより、より軽量化が可能である。また冷却効果もよ
り向上するので、入力電力をより増加できる。
磁石をコア内に埋め込むことなく、突極係数ρ＞１であ
る逆突極機が実現され、磁力線の流れが良くなり、出力
が向上する。また、熱や回転などによる磁石４０やコア
部２１の変形を、凹部３１で吸収でき、磁石４０やコア
部２１の耐久性が向上する。したがって、本実施例は、
ロータの製造工程が簡単で生産性が高く、耐久性が良
く、大型で高出力が得られる同期電動機が製作できると
いう効果を有する。さらに、凹部３１を空気で満たすこ
とにより、より軽量化が可能である。また冷却効果もよ
り向上するので、入力電力をより増加できる。
【００１２】図３は本発明の第３の実施例の断面図であ
る。中心に出力軸１０を取り付けたロータ５２と、ロー
タ５２を囲むステータ８０から構成されている。ステー
タ８０、スロット７０、エアギャップ６０および磁石４
０の構造は第１の実施例と同様である。ロータ５２は、
コア部２２、磁石４０および凹部３２から構成される。
凹部３２は、コア部２２外周の各板磁石の中央部内周面
に相対する部分に設けられ、出力軸１０に直角な断面に
おいて、コア部２２の一般外径線の一部を一辺とし、他
辺を円弧で囲まれた空間として形成され、空気で満たさ
れている。
る。中心に出力軸１０を取り付けたロータ５２と、ロー
タ５２を囲むステータ８０から構成されている。ステー
タ８０、スロット７０、エアギャップ６０および磁石４
０の構造は第１の実施例と同様である。ロータ５２は、
コア部２２、磁石４０および凹部３２から構成される。
凹部３２は、コア部２２外周の各板磁石の中央部内周面
に相対する部分に設けられ、出力軸１０に直角な断面に
おいて、コア部２２の一般外径線の一部を一辺とし、他
辺を円弧で囲まれた空間として形成され、空気で満たさ
れている。
【００１３】これにより、前記第１の実施例と同様に、
磁石をコア内に埋め込むことなく、突極係数ρ＞１であ
る逆突極機が実現され、凹部３２を空気で満たすことに
より、軽量化が可能であり、冷却効果も向上するので、
入力電力を増加できる。また、熱や回転などによる磁石
４０やコア部２２の変形を、凹部３２で吸収できるので
磁石４０やコア部２２の耐久性が向上する。したがっ
て、本実施例は、ロータの製造工程が簡単で生産性が高
く、耐久性が良く、構造的にも強く、大型で高出力が得
られる同期電動機が製作できるという効果を有する。さ
らに、ロータ５２内に占めるコア部２２の体積比が大き
いため、構造上の強度が増加する。
磁石をコア内に埋め込むことなく、突極係数ρ＞１であ
る逆突極機が実現され、凹部３２を空気で満たすことに
より、軽量化が可能であり、冷却効果も向上するので、
入力電力を増加できる。また、熱や回転などによる磁石
４０やコア部２２の変形を、凹部３２で吸収できるので
磁石４０やコア部２２の耐久性が向上する。したがっ
て、本実施例は、ロータの製造工程が簡単で生産性が高
く、耐久性が良く、構造的にも強く、大型で高出力が得
られる同期電動機が製作できるという効果を有する。さ
らに、ロータ５２内に占めるコア部２２の体積比が大き
いため、構造上の強度が増加する。
【００１４】図４は本発明の第４の実施例の断面図であ
る。中心に出力軸１０を取り付けたロータ５３と、ロー
タ５３を囲むステータ８０から構成されている。ステー
タ８０、スロット７０、エアギャップ６０および磁石４
０の構造は第１の実施例と同様である。ロータ５３は、
コア部２３、磁石４０および凹部３３から構成される。
凹部３３は、コア部２３外周の各板磁石の中央部内周面
に相対する部分に設けられ、出力軸１０に直角な断面に
おいて、コア部２３の一般外径線の一部を一辺とし、他
辺を直線で囲まれた空間として形成され、空気で満たさ
れている。
る。中心に出力軸１０を取り付けたロータ５３と、ロー
タ５３を囲むステータ８０から構成されている。ステー
タ８０、スロット７０、エアギャップ６０および磁石４
０の構造は第１の実施例と同様である。ロータ５３は、
コア部２３、磁石４０および凹部３３から構成される。
凹部３３は、コア部２３外周の各板磁石の中央部内周面
に相対する部分に設けられ、出力軸１０に直角な断面に
おいて、コア部２３の一般外径線の一部を一辺とし、他
辺を直線で囲まれた空間として形成され、空気で満たさ
れている。
【００１５】これにより、前記第１の実施例と同様に、
磁石をコア内に埋め込むことなく、突極係数ρ＞１であ
る逆突極機が実現され、凹部３３を空気で満たすことに
より、軽量化が可能であり、冷却効果も向上するので、
入力電力を増加できる。また、熱や回転などによる磁石
４０やコア部２３の変形を、凹部３３で吸収できるので
磁石４０やコア部２３の耐久性が向上する。したがっ
て、本実施例は、ロータの製造工程が簡単で生産性が高
く、耐久性が良く、構造的にも強く、大型で高出力が得
られる同期電動機が製作できるという効果を有する。さ
らに、ロータ５３内に占めるコア部２３の体積比がより
大きいため、構造上の強度がより増加する。
磁石をコア内に埋め込むことなく、突極係数ρ＞１であ
る逆突極機が実現され、凹部３３を空気で満たすことに
より、軽量化が可能であり、冷却効果も向上するので、
入力電力を増加できる。また、熱や回転などによる磁石
４０やコア部２３の変形を、凹部３３で吸収できるので
磁石４０やコア部２３の耐久性が向上する。したがっ
て、本実施例は、ロータの製造工程が簡単で生産性が高
く、耐久性が良く、構造的にも強く、大型で高出力が得
られる同期電動機が製作できるという効果を有する。さ
らに、ロータ５３内に占めるコア部２３の体積比がより
大きいため、構造上の強度がより増加する。
【００１６】次に、凹部形状を変化させた場合の突極係
数ρの近似値の計算結果を図５に示す。図５においては
自己インダクタンスの代わりにベクトルポテンシャルを
用いて突極係数ρの近似値を計算した。まず簡単に自己
インダクタンスとベクトルポテンシャルの関係について
説明する。ｑ軸電機子自己インダクタンスＬｑはｑ軸に
巻数Ｎｑのコイルがあり、これに電流Ｉｑが流れている
とするとき、このコイルを貫く磁束をΦｑとすると、 Ｌｑ＝（Ｎｑ／Ｉｑ）・Φｑ （１） と表される。 ここで、ｑ軸方向の磁界の磁束密度をベ
クトル場Ｂｑとすると、面Ｓを貫く磁束Φｑは、面積分
を用いて表すと
数ρの近似値の計算結果を図５に示す。図５においては
自己インダクタンスの代わりにベクトルポテンシャルを
用いて突極係数ρの近似値を計算した。まず簡単に自己
インダクタンスとベクトルポテンシャルの関係について
説明する。ｑ軸電機子自己インダクタンスＬｑはｑ軸に
巻数Ｎｑのコイルがあり、これに電流Ｉｑが流れている
とするとき、このコイルを貫く磁束をΦｑとすると、 Ｌｑ＝（Ｎｑ／Ｉｑ）・Φｑ （１） と表される。 ここで、ｑ軸方向の磁界の磁束密度をベ
クトル場Ｂｑとすると、面Ｓを貫く磁束Φｑは、面積分
を用いて表すと
【数１】 となる。ただし、ｄｓは面Ｓの面要素である。
【００１７】また、ベクトル場Ｂｑのベクトル・ポテン
シャルをＡｑとすると Ｂｑ＝ｒｏｔＡｑ （３） と表される。ただし、ｒｏｔＡｑはＡｑの回転である。
ここで、ストークスの定理から、Ａｑの線積分は
シャルをＡｑとすると Ｂｑ＝ｒｏｔＡｑ （３） と表される。ただし、ｒｏｔＡｑはＡｑの回転である。
ここで、ストークスの定理から、Ａｑの線積分は
【数２】 と表される。ただし、ｄｌは面Ｓの周縁曲線の線要素で
ある。
ある。
【００１８】式（２）、式（３）を及び式（４）から
【数３】 となる。式（５）を式（１）に代入すると、ｑ軸電機子
自己インダクタンスＬｑは
自己インダクタンスＬｑは
【数４】 と表され、面Ｓとして、ｑ軸に垂直な微小面を考えると Ｌｑ〓（Ｎｑ／Ｉｑ）・Ａｑ （７） とみなすことができる。
【００１９】同様にｄ軸電機子自己インダクタンスＬｄ
はｄ軸に巻数Ｎｄのコイルがあり、これに電流Ｉｄが流
れているとするとき、ｄ軸方向の磁界の磁束密度をベク
トル場Ｂｄと、ベクトル場Ｂｄのベクトル・ポテンシャ
ルをＡｄとすると Ｌｄ〓（Ｎｄ／Ｉｄ）・Ａｄ （８） と表される。ここで、コイルの巻数ＮｑとＮｄは Ｎｑ＝Ｎｄ （９） また、電流ＩｑとＩｄは Ｉｑ＝Ｉｄ （１０） とみなすことができるので、突極係数ρ（Ｌｑ／Ｌｄ）
は式（７）、式（８）、式（９）および式（１０）から ρ＝Ｌｑ／Ｌｄ〓Ａｑ／Ａｄ （１１） と表される。出力を増大するためには、なるべくｄ軸電
機子自己インダクタンスＬｄおよびｑ軸電機子自己イン
ダクタンスＬｑが大きく、かつ突極係数ρが大きい状態
が望ましい。図５の計算結果から、出力を増大するため
には、第１の実施例のように凹部形状を三角形状とする
のが、もっとも適していると言える。
はｄ軸に巻数Ｎｄのコイルがあり、これに電流Ｉｄが流
れているとするとき、ｄ軸方向の磁界の磁束密度をベク
トル場Ｂｄと、ベクトル場Ｂｄのベクトル・ポテンシャ
ルをＡｄとすると Ｌｄ〓（Ｎｄ／Ｉｄ）・Ａｄ （８） と表される。ここで、コイルの巻数ＮｑとＮｄは Ｎｑ＝Ｎｄ （９） また、電流ＩｑとＩｄは Ｉｑ＝Ｉｄ （１０） とみなすことができるので、突極係数ρ（Ｌｑ／Ｌｄ）
は式（７）、式（８）、式（９）および式（１０）から ρ＝Ｌｑ／Ｌｄ〓Ａｑ／Ａｄ （１１） と表される。出力を増大するためには、なるべくｄ軸電
機子自己インダクタンスＬｄおよびｑ軸電機子自己イン
ダクタンスＬｑが大きく、かつ突極係数ρが大きい状態
が望ましい。図５の計算結果から、出力を増大するため
には、第１の実施例のように凹部形状を三角形状とする
のが、もっとも適していると言える。
【００２０】しかしコア部の外径と内径の差が小さい場
合には、このような三角形状の凹部を設けることができ
ない。次に、ロータの外径と内径の差が小さい場合で
も、高出力を得られるロータ構造について説明する。図
６は本発明の第５の実施例である。中心に出力軸１１を
取り付けたロータ５４と、ロータ５４を囲むステータ８
０から構成されている。ステータ８０、スロット７０、
エアギャップ６０および磁石４０の構造は第１の実施例
と同様である。ロータ５４は、コア部２４、磁石４０お
よび凹部３４から構成される。凹部３４は、コア部２４
外周の各板磁石の中央部内周面に相対する部分に設けら
れ、空気で満たされている。
合には、このような三角形状の凹部を設けることができ
ない。次に、ロータの外径と内径の差が小さい場合で
も、高出力を得られるロータ構造について説明する。図
６は本発明の第５の実施例である。中心に出力軸１１を
取り付けたロータ５４と、ロータ５４を囲むステータ８
０から構成されている。ステータ８０、スロット７０、
エアギャップ６０および磁石４０の構造は第１の実施例
と同様である。ロータ５４は、コア部２４、磁石４０お
よび凹部３４から構成される。凹部３４は、コア部２４
外周の各板磁石の中央部内周面に相対する部分に設けら
れ、空気で満たされている。
【００２１】凹部３４は、出力軸１１に直角な断面にお
いて、コア部２４の一般外径線の一部を底辺とする三角
形状の頂点部分を削った台形形状に形成されている。三
角形状の頂点角度θ’は極数をＰ’（Ｐ’は２以上の偶
数）とすると θ’＝３６０゜／Ｐ’ に設定される。本実施例においては、極数は４をもちい
た。また、三角形状の底辺部ｋ’はコア部２４の直径を
Ｒ’とすると ｋ’＝Ｒ’・π／（３Ｐ’） に設定される。凹部３４の深さＤは、コア部２４の外径
Ｒ’と内径ｒ’の差の半分以下とする。
いて、コア部２４の一般外径線の一部を底辺とする三角
形状の頂点部分を削った台形形状に形成されている。三
角形状の頂点角度θ’は極数をＰ’（Ｐ’は２以上の偶
数）とすると θ’＝３６０゜／Ｐ’ に設定される。本実施例においては、極数は４をもちい
た。また、三角形状の底辺部ｋ’はコア部２４の直径を
Ｒ’とすると ｋ’＝Ｒ’・π／（３Ｐ’） に設定される。凹部３４の深さＤは、コア部２４の外径
Ｒ’と内径ｒ’の差の半分以下とする。
【００２２】これにより、第１の実施例と同様に磁石を
コア内に埋め込むことなく、突極係数ρ＞１である逆突
極機が実現され、磁力線の流れが良くなり、出力が向上
する。また、凹部３４を空気で満たすことにより、軽量
化が可能であり、冷却効果も向上するので、入力電力を
増加でき、熱や回転などによる磁石４０やコア部２４の
変形を、凹部３４で吸収でき、磁石４０やコア部２４の
耐久性が向上する。したがって、本実施例は、コア部２
４の外径Ｒ’と内径ｒ’の差が小さい場合でも、ロータ
の製造工程が簡単で生産性が高く、耐久性が良く、大型
で高出力の電動機が製作できるという効果を有する。ま
た、第１の実施例から第５の実施例においては、凹部を
空気で満たしているが、これに限るものではなく、凹部
を満たす物質は非磁性体であればよい。
コア内に埋め込むことなく、突極係数ρ＞１である逆突
極機が実現され、磁力線の流れが良くなり、出力が向上
する。また、凹部３４を空気で満たすことにより、軽量
化が可能であり、冷却効果も向上するので、入力電力を
増加でき、熱や回転などによる磁石４０やコア部２４の
変形を、凹部３４で吸収でき、磁石４０やコア部２４の
耐久性が向上する。したがって、本実施例は、コア部２
４の外径Ｒ’と内径ｒ’の差が小さい場合でも、ロータ
の製造工程が簡単で生産性が高く、耐久性が良く、大型
で高出力の電動機が製作できるという効果を有する。ま
た、第１の実施例から第５の実施例においては、凹部を
空気で満たしているが、これに限るものではなく、凹部
を満たす物質は非磁性体であればよい。
【００２３】図７は本発明の第６の実施例の断面図であ
る。中心に出力軸１０を取り付けたロータ５５と、ロー
タ５５を囲むステータ８０から構成されている。ステー
タ８０、スロット７０ およびエアギャップ６０の構造
は第１の実施例と同様である。ロータ５５は、コア部２
５、磁石４５および凹部３５から構成される。凹部３５
の形状は第１の実施例と同様である。コア部２５の外周
上には、磁極が互い違いに隣合うように配設された４枚
の板磁石から構成された円筒状の磁石４５が取り付けら
れている。それぞれの板磁石の中央部内周面には凹部３
５を満たす形状の凸部４５ａが設けられ、凹部３５には
め込まれている。
る。中心に出力軸１０を取り付けたロータ５５と、ロー
タ５５を囲むステータ８０から構成されている。ステー
タ８０、スロット７０ およびエアギャップ６０の構造
は第１の実施例と同様である。ロータ５５は、コア部２
５、磁石４５および凹部３５から構成される。凹部３５
の形状は第１の実施例と同様である。コア部２５の外周
上には、磁極が互い違いに隣合うように配設された４枚
の板磁石から構成された円筒状の磁石４５が取り付けら
れている。それぞれの板磁石の中央部内周面には凹部３
５を満たす形状の凸部４５ａが設けられ、凹部３５には
め込まれている。
【００２４】これにより、ｄ軸方向においては板磁石の
凸部４５ａにより磁束の通りやすさが妨げられるので、
ｄ軸自己インダクタンスを、ｑ軸自己インダクタンスよ
り小さくでき、磁石をコア内に埋め込むことなく、突極
係数ρ＞１である逆突極機が実現される。しかも、ロー
タ５５内では磁力線の通過を妨げる部材は磁石４５のみ
なので、磁力線の流れが良くなり、出力が向上する。ま
た、ロータ製造時に、磁石４５とコア部２５の位置決め
が簡単になる。さらに、磁石４５の磁力の向上が容易で
あり、出力の増加が容易である。この実施例は以上のよ
うに構成されているので、ロータの製造工程が簡単で生
産性が高く、大型で高出力が得られる同期電動機が製作
できるという効果を有する。
凸部４５ａにより磁束の通りやすさが妨げられるので、
ｄ軸自己インダクタンスを、ｑ軸自己インダクタンスよ
り小さくでき、磁石をコア内に埋め込むことなく、突極
係数ρ＞１である逆突極機が実現される。しかも、ロー
タ５５内では磁力線の通過を妨げる部材は磁石４５のみ
なので、磁力線の流れが良くなり、出力が向上する。ま
た、ロータ製造時に、磁石４５とコア部２５の位置決め
が簡単になる。さらに、磁石４５の磁力の向上が容易で
あり、出力の増加が容易である。この実施例は以上のよ
うに構成されているので、ロータの製造工程が簡単で生
産性が高く、大型で高出力が得られる同期電動機が製作
できるという効果を有する。
【００２５】なお、上述した各実施例では、円周方向に
４枚に分割された板磁石により円筒状の磁石を形成した
ものを示したが、これに限定されない。例えば、円筒状
磁石は円筒体に複数磁極を交互に着磁させて形成するよ
うにすれば、各板磁石を円筒に合わせる手間が不要とな
り多量生産に適する。
４枚に分割された板磁石により円筒状の磁石を形成した
ものを示したが、これに限定されない。例えば、円筒状
磁石は円筒体に複数磁極を交互に着磁させて形成するよ
うにすれば、各板磁石を円筒に合わせる手間が不要とな
り多量生産に適する。
【００２６】
【発明の効果】以上の通り、本発明は、リング状のステ
ータ内にロータを回転可能に配設した同期電動機におい
て、ロータコア部の外周上に磁極が互い違いに隣合うよ
うに配置された偶数極からなる円筒状の磁石を設け、ロ
ータコア部外周の各磁極の中央部内周面に相対する部分
に、凹部を設けることにより、突極係数ρ＞１である逆
突極機であり、ロータの製造工程が簡単で生産性が高
く、また構造的にも強く、耐久性が良く、大型で高出力
が得られる同期電動機を実現する。
ータ内にロータを回転可能に配設した同期電動機におい
て、ロータコア部の外周上に磁極が互い違いに隣合うよ
うに配置された偶数極からなる円筒状の磁石を設け、ロ
ータコア部外周の各磁極の中央部内周面に相対する部分
に、凹部を設けることにより、突極係数ρ＞１である逆
突極機であり、ロータの製造工程が簡単で生産性が高
く、また構造的にも強く、耐久性が良く、大型で高出力
が得られる同期電動機を実現する。
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】第２の実施例の部分拡大図である。
【図３】第３の実施例の部分拡大図である。
【図４】第４の実施例の部分拡大図である。
【図５】ベクトルポテンシャルの値を示す図である。
【図６】第５の実施例を示す図である。
【図７】第６の実施例を示す図である。
【図８】従来例を示す図である。
１０、１１ 出力軸 ２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６ コア部 ３０、３１、３２、３３、３４、３５ 凹部 ４０、４５、４６ 磁石 ４５ａ 凸部 ５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６ ロータ ６０ エアギ
ャップ ７０ スロッ
ト ８０ ステー
タ ９０ 非磁性
体 Ｒ，Ｒ’ コア部
外径 ｒ，ｒ’ コア部
内径 ｋ，ｋ’ 凹部孤
長 θ、θ’ 凹部頂
角 Ｄ 凹部の
深さ
ャップ ７０ スロッ
ト ８０ ステー
タ ９０ 非磁性
体 Ｒ，Ｒ’ コア部
外径 ｒ，ｒ’ コア部
内径 ｋ，ｋ’ 凹部孤
長 θ、θ’ 凹部頂
角 Ｄ 凹部の
深さ
フロントページの続き (72)発明者 金子雄太郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 木下 繁則 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 遠藤 研二 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 柳瀬 孝雄 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 (11)
- 【請求項１】 リング状のステータ内にロータを回転可
能に配設した同期電動機において、前記ロータは、中心
に出力軸を有し、ロータコア部と該ロータコア部の外周
上に偶数極の磁極が互い違いに隣合うように配置された
円筒状の磁石から構成され、ロータコア部外周の各磁極
の中央部内周面に相対する部分に、凹部を設けることを
特徴とする同期電動機。 - 【請求項２】 前記凹部が、前記出力軸に直角な断面に
おいて、前記ロータコア部の一般外径線の一部と曲線に
よって形成されていることを特徴とする請求項１記載の
同期電動機。 - 【請求項３】 前記凹部が、前記出力軸に直角な断面に
おいて、前記ロータコア部の一般外径線の一部と直線に
よって形成されていることを特徴とする請求項１記載の
同期電動機。 - 【請求項４】 前記凹部が、前記出力軸に直角な断面に
おいて、前記ロータコア部の一般外径線の一部を底辺と
する三角形状に形成されていることを特徴とする請求項
１記載の同期電動機。 - 【請求項５】 前記凹部が、前記出力軸に直角な断面に
おいて、前記ロータコア部の一般外径線の一部を底辺と
する三角形状の頂点部分を削った台形形状に形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の同期電動機。 - 【請求項６】 前記凹部が、前記出力軸に直角な断面に
おいて、前記ロータコア部の一般外径線の一部を一辺と
する四角形状に形成されていることを特徴とする請求項
１記載の同期電動機。 - 【請求項７】 前記凹部が空気により満たされているこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載
の同期電動機。 - 【請求項８】 前記凹部が非磁性体により満たされてい
ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６
記載の同期電動機。 - 【請求項９】 前記凹部が前記円筒状の磁石の各磁極の
中央部内周面に設けられた凸部により満たされているこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載
の同期電動機。 - 【請求項１０】 前記円筒状の磁石が、円筒体をその円
周方向に偶数極に着磁させて形成されていることを特徴
とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９
記載の同期電動機。 - 【請求項１１】 前記円筒状の磁石が、円周方向に分割
された偶数枚の板磁石からなることを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の同期電
動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7068687A JPH08242567A (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | 同期電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7068687A JPH08242567A (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | 同期電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08242567A true JPH08242567A (ja) | 1996-09-17 |
Family
ID=13380914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7068687A Withdrawn JPH08242567A (ja) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | 同期電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08242567A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10271727A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-09 | Toshiba Corp | 永久磁石式回転電機 |
| JP2002345188A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-29 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機 |
| CN103023256A (zh) * | 2011-09-26 | 2013-04-03 | 辐射通量实验室私人有限公司 | 永磁电机 |
-
1995
- 1995-03-02 JP JP7068687A patent/JPH08242567A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10271727A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-09 | Toshiba Corp | 永久磁石式回転電機 |
| JP2002345188A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-29 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機 |
| CN103023256A (zh) * | 2011-09-26 | 2013-04-03 | 辐射通量实验室私人有限公司 | 永磁电机 |
| WO2013044293A1 (en) * | 2011-09-26 | 2013-04-04 | Radial Flux Laboratories Pty Ltd | Permanent magnet electrical machine |
| AU2013202118B2 (en) * | 2011-09-26 | 2014-10-30 | Radial Flux Laboratories Pty Ltd | Permanent magnet electrical machine |
| US9461510B2 (en) | 2011-09-26 | 2016-10-04 | Radial Flux Laboratories Pty Ltd | Permanent magnet electrical machine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020507 |