JPH0951643A - 同期電動機 - Google Patents
同期電動機Info
- Publication number
- JPH0951643A JPH0951643A JP7219611A JP21961195A JPH0951643A JP H0951643 A JPH0951643 A JP H0951643A JP 7219611 A JP7219611 A JP 7219611A JP 21961195 A JP21961195 A JP 21961195A JP H0951643 A JPH0951643 A JP H0951643A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- permanent magnet
- rotor
- angle
- magnetic
- center
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- 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- Withdrawn
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気回路のリラクタンスを低減させた同期電
動機とする。 【解決手段】 ステータ１とロータ２が同心に配置され
ていて、その対向周面にはロータが回転できるようにギ
ャップ３が設けられている。ステータ１の内周面にはス
ロット１１が設けられ、各スロットの中に図示していな
い一次巻き線が設けられている。ロータ２は、ヨーク２
２と、径方向にＳ極、Ｎ極を有し、かつ円周方向にＳ
極、Ｎ極を交互に着磁された４極のリング状の永久磁石
２１と、磁性体となる４つの鉄片２３から構成され、鉄
片２３はその円周方向の幅中心がロータの回転方向に永
久磁石２１の磁極中心より角度θを進むように永久磁石
の外周面に設けられている。角度θは永久磁石の磁化ベ
クトルとステータの励磁電流による磁化ベクトルとに基
づいて設定される。これにより磁力線を通しやすい磁気
回路が形成され、発生トルクが増大される効果が得られ
る
動機とする。 【解決手段】 ステータ１とロータ２が同心に配置され
ていて、その対向周面にはロータが回転できるようにギ
ャップ３が設けられている。ステータ１の内周面にはス
ロット１１が設けられ、各スロットの中に図示していな
い一次巻き線が設けられている。ロータ２は、ヨーク２
２と、径方向にＳ極、Ｎ極を有し、かつ円周方向にＳ
極、Ｎ極を交互に着磁された４極のリング状の永久磁石
２１と、磁性体となる４つの鉄片２３から構成され、鉄
片２３はその円周方向の幅中心がロータの回転方向に永
久磁石２１の磁極中心より角度θを進むように永久磁石
の外周面に設けられている。角度θは永久磁石の磁化ベ
クトルとステータの励磁電流による磁化ベクトルとに基
づいて設定される。これにより磁力線を通しやすい磁気
回路が形成され、発生トルクが増大される効果が得られ
る
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、同期電動機に関
し、とくに同期電動機のロータ構成に関する。
し、とくに同期電動機のロータ構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】同期電動機としては、例えば図７に示す
ようなものがある。ステータ１の内周面にスロット１１
が設けられている。各スロットには図示していない一次
巻き線が巻かれている。ステータ１の内側に配置された
ロータ２’は、円筒状ヨーク２２と、その外周部に取り
付けられ径方向にＳ極、Ｎ極を有し、かつ円周方向にＳ
極、Ｎ極を交互に着磁された４極のリング状の永久磁石
２１とを有している。永久磁石２１の外周面には磁気力
を増強するための４つの磁性体２３’がその円周方向幅
の中心を永久磁石の極の中心と一致するように配設され
て構成されている。
ようなものがある。ステータ１の内周面にスロット１１
が設けられている。各スロットには図示していない一次
巻き線が巻かれている。ステータ１の内側に配置された
ロータ２’は、円筒状ヨーク２２と、その外周部に取り
付けられ径方向にＳ極、Ｎ極を有し、かつ円周方向にＳ
極、Ｎ極を交互に着磁された４極のリング状の永久磁石
２１とを有している。永久磁石２１の外周面には磁気力
を増強するための４つの磁性体２３’がその円周方向幅
の中心を永久磁石の極の中心と一致するように配設され
て構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同期電
動機の運転において、最大トルクを発生する位置すなわ
ち最も効率のよい点は、永久磁石の磁化強度と回転磁界
強度によって多少変化するが、おおよそ永久磁石の極と
極の中間に回転磁界の磁力の中心があるときである。こ
のため、磁性体の円周方向幅中心が永久磁石の極中心と
同一位置に存在する上記従来の同期電動機では、磁気回
路のリラクタンスが大きく、磁気損出が増加するという
問題点があった。本発明は、上記従来の問題点に鑑み、
磁気回路のリラクタンスを低減させ、出力トルクが増強
された同期電動機を提供することを目的とする。
動機の運転において、最大トルクを発生する位置すなわ
ち最も効率のよい点は、永久磁石の磁化強度と回転磁界
強度によって多少変化するが、おおよそ永久磁石の極と
極の中間に回転磁界の磁力の中心があるときである。こ
のため、磁性体の円周方向幅中心が永久磁石の極中心と
同一位置に存在する上記従来の同期電動機では、磁気回
路のリラクタンスが大きく、磁気損出が増加するという
問題点があった。本発明は、上記従来の問題点に鑑み、
磁気回路のリラクタンスを低減させ、出力トルクが増強
された同期電動機を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、ロータと該ロータを囲んで配置されたステー
タとからなり、前記ロータに永久磁石を用いた同期電動
機において、前記ロータに永久磁石の磁極に対応して複
数の磁性体を取り付けるとともに、各磁性体はその円周
方向幅の中心が前記永久磁石の磁極中心に対して角度θ
をつけてあり、該角度θは前記永久磁石の磁化ベクトル
とステータの励磁電流による磁化ベクトルとに基づいて
設定されるものとした。
の発明は、ロータと該ロータを囲んで配置されたステー
タとからなり、前記ロータに永久磁石を用いた同期電動
機において、前記ロータに永久磁石の磁極に対応して複
数の磁性体を取り付けるとともに、各磁性体はその円周
方向幅の中心が前記永久磁石の磁極中心に対して角度θ
をつけてあり、該角度θは前記永久磁石の磁化ベクトル
とステータの励磁電流による磁化ベクトルとに基づいて
設定されるものとした。
【０００５】そして磁性体を設ける代わりに、永久磁石
を支持するコア部に、角度θをつけて凹部を設けること
ができる。また請求項１記載のものにおいて、さらに永
久磁石を支持するコア部に、前記磁性体と同じ角度θを
つけて凹部を設けることもできる。
を支持するコア部に、角度θをつけて凹部を設けること
ができる。また請求項１記載のものにおいて、さらに永
久磁石を支持するコア部に、前記磁性体と同じ角度θを
つけて凹部を設けることもできる。
【０００６】
【作用】請求項１記載の発明では、ロータにおいて、磁
性体の取付位置をその円周方向幅の中心が前記永久磁石
の極中心に対して角度θをつけて設定し、かつ角度θが
永久磁石の磁化ベクトルとステータの励磁電流による磁
化ベクトルとに基づいて設定されているから、磁性体が
受ける磁化強度が向上し、磁気回路のリラクタンスが減
少される。
性体の取付位置をその円周方向幅の中心が前記永久磁石
の極中心に対して角度θをつけて設定し、かつ角度θが
永久磁石の磁化ベクトルとステータの励磁電流による磁
化ベクトルとに基づいて設定されているから、磁性体が
受ける磁化強度が向上し、磁気回路のリラクタンスが減
少される。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例を示
す。ステータ１とロータ２が同心に配置されていて、そ
の対向周面にはロータが回転できるようにエアギャップ
３が設けられている。ステータ１の内周面にはスロット
１１が設けられ、各スロットの中に図示していない一次
巻き線が設けられている。ロータ２は、ヨーク２２と、
ヨーク２２の外周に設置され、径方向にＳ極、Ｎ極を有
し、かつ円周方向にＳ極、Ｎ極を交互に着磁された４極
のリング状の永久磁石２１と、磁性体となる４つの鉄片
２３から構成される。鉄片２３はその円周方向の幅中心
がロータの回転方向に永久磁石２１の磁極中心より角度
θを進むように永久磁石の外周面に設けられている。
す。ステータ１とロータ２が同心に配置されていて、そ
の対向周面にはロータが回転できるようにエアギャップ
３が設けられている。ステータ１の内周面にはスロット
１１が設けられ、各スロットの中に図示していない一次
巻き線が設けられている。ロータ２は、ヨーク２２と、
ヨーク２２の外周に設置され、径方向にＳ極、Ｎ極を有
し、かつ円周方向にＳ極、Ｎ極を交互に着磁された４極
のリング状の永久磁石２１と、磁性体となる４つの鉄片
２３から構成される。鉄片２３はその円周方向の幅中心
がロータの回転方向に永久磁石２１の磁極中心より角度
θを進むように永久磁石の外周面に設けられている。
【０００８】次に、角度θの決定について説明する。前
述のように永久磁石による磁力の極間の中心に、一次巻
き線内の励磁電流による磁力の極中心が存在すると、出
力トルクと駆動効率がともに最大になる。このとき４極
構造のロータにおけるエアギャップ３内の磁力の極中心
の分布は図２の（ａ）のようになる。エアギャップ３内
の合成磁化ベクトルＭは、図２の磁化ベクトル図（ｂ）
のように、永久磁石の磁化ベクトルＭｍと励磁電流によ
る磁化ベクトルＭＩとにより合成されることになる。
述のように永久磁石による磁力の極間の中心に、一次巻
き線内の励磁電流による磁力の極中心が存在すると、出
力トルクと駆動効率がともに最大になる。このとき４極
構造のロータにおけるエアギャップ３内の磁力の極中心
の分布は図２の（ａ）のようになる。エアギャップ３内
の合成磁化ベクトルＭは、図２の磁化ベクトル図（ｂ）
のように、永久磁石の磁化ベクトルＭｍと励磁電流によ
る磁化ベクトルＭＩとにより合成されることになる。
【０００９】したがって鉄片２３はその円周幅の中心を
上記合成ベクトルＭに合わせて磁石と鉄片の位置関係を
示す図３のように永久磁石の極中心から角度θを進んだ
位置に設定することで、磁力線を通しやすい磁気回路が
形成される。この角度θは式１により求められる。
上記合成ベクトルＭに合わせて磁石と鉄片の位置関係を
示す図３のように永久磁石の極中心から角度θを進んだ
位置に設定することで、磁力線を通しやすい磁気回路が
形成される。この角度θは式１により求められる。
【数１】 Ｐは極数である。
【００１０】次に、図４に示す解析用モデル電動機にお
いて、鉄片の取付角度を変えながら出力トルクを測定し
た。その結果を図５に示す。図によれば、永久磁石の磁
極中心の０ｄｅｇと磁極性反転部の４５ｄｅｇで最も小
さいのに対し、式１で示した角度は最も大きな出力トル
クを出していることが分かる。なお一次巻き線の励磁電
流は４００Ａとする。
いて、鉄片の取付角度を変えながら出力トルクを測定し
た。その結果を図５に示す。図によれば、永久磁石の磁
極中心の０ｄｅｇと磁極性反転部の４５ｄｅｇで最も小
さいのに対し、式１で示した角度は最も大きな出力トル
クを出していることが分かる。なお一次巻き線の励磁電
流は４００Ａとする。
【００１１】なお定トルク運転でない同期電動機の場
合、出力トルクが変動するため、角度θの設定が最大出
力トルクに合わせて行なうと、そのほかの運転域では永
久磁石が減磁してしまう可能性がある。そこで、例えば
電気自動車に用いられる同期電動機では、実験で、式２
に示す最小角度θｍｉｎと、式３に示す最大角度θｍａ
ｘを求め、角度θは同期電動機の運転状態に基づいて上
記範囲内に設定すれば、磁力線を通しやすい磁気回路を
確保しながら、運転状態の変動による永久磁石の減磁が
防がれる。
合、出力トルクが変動するため、角度θの設定が最大出
力トルクに合わせて行なうと、そのほかの運転域では永
久磁石が減磁してしまう可能性がある。そこで、例えば
電気自動車に用いられる同期電動機では、実験で、式２
に示す最小角度θｍｉｎと、式３に示す最大角度θｍａ
ｘを求め、角度θは同期電動機の運転状態に基づいて上
記範囲内に設定すれば、磁力線を通しやすい磁気回路を
確保しながら、運転状態の変動による永久磁石の減磁が
防がれる。
【数２】
【数３】 ここで、極数が４極ならば角度θは８．５°〜３０°の
間となる。本実施例は以上のように構成され、従来に対
し鉄片の取り付け位置を合成磁化ベクトルＭに合わせて
角度θに移動させたことによって、磁気回路のリラクタ
ンスが低減され、駆動効率が高くなり、発生熱量が減少
し、出力トルクが増加する。
間となる。本実施例は以上のように構成され、従来に対
し鉄片の取り付け位置を合成磁化ベクトルＭに合わせて
角度θに移動させたことによって、磁気回路のリラクタ
ンスが低減され、駆動効率が高くなり、発生熱量が減少
し、出力トルクが増加する。
【００１２】図６は、第１実施例の変形例を示す。この
実施例は第１の実施例に示すロータ２の代わりにロータ
１２を用いたものである。そのほかの構成は第１の実施
例と同様である。ロータ１２は鉄片を用いず、磁力の増
強がヨークによって実現されている。すなわちヨーク１
２２に凹部１２３を設けることによって実現される。凹
部１２３はその凹部中心が永久磁石２１の磁極中心に対
しロータ１２の回転方向に角度θをつけて設定される。
凹部１２３は空間または非磁性体で満たされる。角度θ
は第１の実施例と同様に式１で求められる。これによっ
ても、第１の実施例と同様に磁力線を通しやすい磁気回
路が形成されるとともに、ロータが容易に製作でき、よ
り頑丈なロータが構成できる。
実施例は第１の実施例に示すロータ２の代わりにロータ
１２を用いたものである。そのほかの構成は第１の実施
例と同様である。ロータ１２は鉄片を用いず、磁力の増
強がヨークによって実現されている。すなわちヨーク１
２２に凹部１２３を設けることによって実現される。凹
部１２３はその凹部中心が永久磁石２１の磁極中心に対
しロータ１２の回転方向に角度θをつけて設定される。
凹部１２３は空間または非磁性体で満たされる。角度θ
は第１の実施例と同様に式１で求められる。これによっ
ても、第１の実施例と同様に磁力線を通しやすい磁気回
路が形成されるとともに、ロータが容易に製作でき、よ
り頑丈なロータが構成できる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
同期電動機の永久磁石を備えるロータにおいて、磁性体
の取付位置はその円周方向幅の中心が永久磁石の極中心
に対して角度θをつけてあり、この角度θは永久磁石の
磁化ベクトルと励磁電流による磁化ベクトルとに基づい
て設定されているから、磁性体が受ける磁化強度が向上
する。これにより、磁気回路のリラクタンスが低減し、
発生トルクが増大するという効果が得られる。
同期電動機の永久磁石を備えるロータにおいて、磁性体
の取付位置はその円周方向幅の中心が永久磁石の極中心
に対して角度θをつけてあり、この角度θは永久磁石の
磁化ベクトルと励磁電流による磁化ベクトルとに基づい
て設定されているから、磁性体が受ける磁化強度が向上
する。これにより、磁気回路のリラクタンスが低減し、
発生トルクが増大するという効果が得られる。
【図１】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図２】エアギャップ内の磁化ベクトルおよび合成磁化
ベクトルの位置を示す図である。
ベクトルの位置を示す図である。
【図３】鉄片の取り付け位置の説明図である。
【図４】解析用モデル電動機である。
【図５】モデル電動機の解析結果を示す図である。
【図６】第２の実施例を示す図である。
【図７】従来例を示す図である。
１ ステータ ２、２’、１２ ロータ ３ エアギャップ １１ スロット ２１ 永久磁石 ２２、１２２ ヨーク ２３、２３’ 鉄片 １２３ 凹部
Claims (3)
- 【請求項１】 ロータと該ロータを囲んで配置されたス
テータとからなり、前記ロータに永久磁石を用いた同期
電動機において、前記ロータに永久磁石の磁極に対応し
て複数の磁性体を取り付けるとともに、各磁性体はその
円周方向幅の中心が前記永久磁石の磁極中心に対して角
度θをつけてあり、該角度θは前記永久磁石の磁化ベク
トルとステータの励磁電流による磁化ベクトルとに基づ
いて設定されることを特徴とする同期電動機。 - 【請求項２】 ロータと該ロータを囲んで配置されたス
テータとからなり、前記ロータに永久磁石を用いた同期
電動機において、前記ロータに永久磁石を支持するコア
部に、前記永久磁石の磁極中心に対して角度θをつけて
凹部を設け、該角度θは前記永久磁石の磁化ベクトルと
ステータの励磁電流による磁化ベクトルとに基づいて設
定されることを特徴とする同期電動機。 - 【請求項３】 前記ロータのコア部には、前記永久磁石
の磁極中心に対して前記角度θをつけて凹部を設けるこ
とを特徴とする請求項１記載の同期電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7219611A JPH0951643A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | 同期電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7219611A JPH0951643A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | 同期電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0951643A true JPH0951643A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16738249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7219611A Withdrawn JPH0951643A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | 同期電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0951643A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1233503A2 (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-21 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Brushless DC motor and method of manufacturing brushless DC motor |
| CN100395942C (zh) * | 2005-08-26 | 2008-06-18 | 清华大学 | 橡胶永磁体辅助励磁的粘结式同步磁阻电机 |
| CN100405703C (zh) * | 2005-08-26 | 2008-07-23 | 清华大学 | 磁钢辅助励磁的粘结式轴向迭片同步磁阻电机 |
| CN105092625A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-11-25 | 中国地质调查局南京地质调查中心 | 一种耦合测角仪零点的方法及装置 |
-
1995
- 1995-08-04 JP JP7219611A patent/JPH0951643A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1233503A2 (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-21 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Brushless DC motor and method of manufacturing brushless DC motor |
| EP1233503A3 (en) * | 2001-02-14 | 2004-12-01 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Brushless DC motor and method of manufacturing brushless DC motor |
| US6885125B2 (en) | 2001-02-14 | 2005-04-26 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Brushless DC motor and method of manufacturing brushless DC motor |
| US6943474B2 (en) | 2001-02-14 | 2005-09-13 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Brushless DC motor and method of manufacturing brushless DC motor |
| CN100395942C (zh) * | 2005-08-26 | 2008-06-18 | 清华大学 | 橡胶永磁体辅助励磁的粘结式同步磁阻电机 |
| CN100405703C (zh) * | 2005-08-26 | 2008-07-23 | 清华大学 | 磁钢辅助励磁的粘结式轴向迭片同步磁阻电机 |
| CN105092625A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-11-25 | 中国地质调查局南京地质调查中心 | 一种耦合测角仪零点的方法及装置 |
| CN105092625B (zh) * | 2015-09-15 | 2018-09-14 | 中国地质调查局南京地质调查中心 | 一种耦合测角仪零点的方法及装置 |
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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: 20021105 |