JPH10126985A - 永久磁石回転電機および永久磁石回転電機を用いた電動車両 - Google Patents

永久磁石回転電機および永久磁石回転電機を用いた電動車両

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JPH10126985A
JPH10126985A JP8275826A JP27582696A JPH10126985A JP H10126985 A JPH10126985 A JP H10126985A JP 8275826 A JP8275826 A JP 8275826A JP 27582696 A JP27582696 A JP 27582696A JP H10126985 A JPH10126985 A JP H10126985A
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electric machine
stator
gap
rotating electric
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems

Abstract

(57)【要約】 【課題】補助磁極によるリラクタンストルクを得なが
ら、コギングトルクやトルク脈動を抑えた永久磁石回転
電機、およびそれを用いた電動車両を提供する。 【解決手段】回転子の永久磁石と、該永久磁石に周方向
に隣り合った補助磁極との間に磁気的な空隙を設けるこ
とにより、回転子の表面の磁束密度分布変化を緩やかに
し、コギングトルクやトルク脈動を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転電機および回転
電機を用いた電動車両に係り、特に磁束発生手段として
永久磁石を用いた永久磁石回転電機、および永久磁石回
転電機を用いた電動車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より回転電機の一種として、回転子
の磁界発生手段に永久磁石を用いた永久磁石回転電機が
使用されている。
【０００３】従来の永久磁石回転電機としては、表面磁
石構造、すなわち隣接する永久磁石が周方向に逆極性と
なるように、回転子の表面に複数の永久磁石を並置，固
定したものがある。
【０００４】しかし、表面磁石構造のものは、遠心力に
より高速回転時に永久磁石が剥離する可能性が高いこと
から、回転子内の軸方向へ伸びる孔に永久磁石を挿入，
固定した永久磁石埋め込み構造の永久磁石回転子が特開
平5−76146号公報に開示されている。
【０００５】また永久磁石埋め込み構造の回転子にスキ
ューを施す場合の構成を簡素にすることを目的として、
回転子内部に設置した各永久磁石の端面から回転子の外
周へ空隙を形成したものが特開平5−236687号公報に開
示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術では、補助磁極によるリラクタンストルクを得ること
と、コギングトルクまたはトルク脈動（以下、両者を併
せて「トルク脈動」と言う）の減少を両立できないとい
う問題がある。
【０００７】永久磁石埋め込み構造の回転子では、隣接
した永久磁石間の回転子部材を補助磁極として利用し、
固定子の電機子起磁力の合成ベクトルをこの補助磁極の
中心位置より回転方向側に向くように制御することによ
り、リラクタンストルクを得ることができる。このリラ
クタンストルクは、永久磁石による主トルクに加算さ
れ、回転電機の総トルクを増加し、効率を高めるもので
ある。
【０００８】一方、永久磁石回転電機においては、通電
の有無にかかわらず常に磁束を発生している永久磁石を
用いるため、回転子は常に永久磁石と固定子突極部との
位置関係に応じた力を受け、回転時にはその力が脈動的
に変化する。それがトルク脈動となって現れる。これは
回転子のスムーズな回転を妨げ、回転電機として安定し
た動作を得ることができないという問題を生じる。
【０００９】特開平5−76146号公報に記載されている永
久磁石回転子は、補助磁極を有していることから、リラ
クタンストルクを得ることは可能であるが、永久磁石と
補助磁極との距離が周方向に微小であることから、そこ
に磁束密度分布の急激な変化が現れ、トルク脈動が生じ
る。
【００１０】特開平5−236687 号公報に開示されている
永久磁石回転電機は、永久磁石間に空隙が設けられてい
ること、または空隙に非磁性体からなる接着性の充填材
が充填されていることによって、隣り合った永久磁石間
の磁束密度分布変化が緩やかとなり、コギングトルクま
たはトルク脈動は発生しにくいが、この空隙または充填
材は補助磁極の役目を果たさないので、リラクタンスト
ルクを得ることができない。
【００１１】本発明は上記事情に鑑みて、補助磁極によ
るリラクタンストルクを得ながら、トルク脈動を抑える
ことのできる永久磁石回転電機、およびそれを用いた電
動車両を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、固定子鉄心に巻線を施した固定子と、間に補助磁極
部を介しかつ固定子側に磁極片部を形成する複数個の永
久磁石挿入孔を環状に形成し、かつ該永久磁石挿入孔に
永久磁石を埋め込んだ回転子とから構成され、さらに前
記回転子を前記固定子に回転空隙をもって配置した永久
磁石回転電機において、前記永久磁石と、前記永久磁石
に周方向に隣り合った前記補助磁極部との間に磁気的な
空隙を設けたことを特徴とする。
【００１３】この磁気的な空隙は、回転子の周方向にお
ける永久磁石と補助磁極間の磁束密度分布変化を緩やか
にし、トルク脈動を減少させるものである。よってこの
空隙は、単なる空間であってもよいし、非磁性材料を配
置または充填したものであってもよい。
【００１４】またこの空隙は、永久磁石の両端にあって
もよく、また回転電機の回転方向やその用途によって
は、永久磁石の周方向どちらか一端のみにあってもよ
い。
【００１５】しかし上記空隙を永久磁石の周方向端部に
設けることにより、高速回転時などに磁石の位置決めが
不安定になる可能性がある。そこで請求項２に記載のよ
うに、前記永久磁石挿入孔の底に凹部を設け、該凹部に
前記永久磁石を配置する、または請求項３に記載のよう
に、前記空隙に非磁性材料を配置させることで、永久磁
石を位置決めすることが可能である。
【００１６】また前記空隙は、固定子に対する磁束密度
分布変化を緩やかにするものであれば足りることから、
その形状を変化させることにより、補助磁極の作用を補
助することも可能である。すなわち請求項４に記載のよ
うに、前記空隙の固定子側の面の周方向幅を該空隙の反
固定子側の面の周方向幅よりも大きくする、または請求
項５に記載のように、前記空隙の周方向断面を三角形状
になるよう構成することにより、補助磁極の磁束が永久
磁石を周回し易いように構成することも可能であり、よ
り多くのリラクタンストルクを得ることができる。
【００１７】さらには、請求項６に記載のように、前記
磁極片部はブリッジ部を介して前記補助磁極に接続さ
れ、前記ブリッジ部の固定子側表面と空隙側表面を略平
行に形成する、または請求項７に記載のように、前記ブ
リッジ部は前記空隙の傾斜面に垂直に伸びるよう形成す
ることにより、永久磁石から空隙の固定子側の部材から
補助磁極へ漏洩する磁束を抑えることが可能である。
【００１８】特に請求項７に記載の発明によれば、永久
磁石にかかる遠心力をブリッジ部の引っ張り力によって
支えることができ、より高速回転が可能な永久磁石回転
電機を提供できる。
【００１９】請求項８に記載の発明は、固定子鉄心に巻
線を施した固定子と、間に補助磁極部を介しかつ固定子
側に磁極片部を形成する複数個の永久磁石挿入孔を環状
に形成し、かつ該永久磁石挿入孔に永久磁石を埋め込ん
だ回転子とから構成され、さらに前記回転子を前記固定
子に回転空隙をもって配置した永久磁石回転電機におい
て、前記磁極片部と前記補助磁極部との間に磁気的な空
隙を設けたことを特徴とする。
【００２０】この磁気的な空隙も、請求項１に記載の発
明と同様に、回転子の周方向における永久磁石と補助磁
極間の磁束密度分布変化を緩やかにし、トルク脈動を減
少させる。
【００２１】また、請求項９に記載のように前記空隙を
前記永久磁石の固定子側の面の周方向端部に接するよ
う、または請求項１０に記載のように前記空隙を前記永
久磁石の内側に伸びるよう、若しくは請求項１１に記載
のように前記空隙を前記永久磁石の内側に矩形状に伸び
るよう形成することによって、永久磁石の固定子側の面
から補助磁極部に漏洩する磁束を抑えることが可能であ
る。
【００２２】しかし、インナロータ型の回転電機におい
て、永久磁石の固定子側にある磁極片部に空隙を設ける
ことは、高速回転時に、永久磁石への遠心力に対する支
持力を損なわせる可能性がある。
【００２３】そこで請求項１２に記載のように、固定子
鉄心に巻線を施した固定子と、間に補助磁極部を介しか
つ固定子側に磁極片部を形成する複数個の永久磁石挿入
孔を環状に形成し、かつ該永久磁石挿入孔に永久磁石を
埋め込んだ回転子とから構成され、さらに前記回転子を
前記固定子に回転空隙をもって配置した永久磁石回転電
機において、前記磁極片部と前記補助磁極部との間に磁
気的な空隙を設け、非磁性の磁極片支持部材により前記
磁極片部を前記補助磁極部に固定せしめること、または
請求項１３に記載のように、前記磁極片支持部材はコの
字形状かつ前記回転子鉄心の両軸から挿入されているこ
とにより、磁極片部にかかる永久磁石の遠心力を補助磁
極部で支えることができる。
【００２４】また、請求項１４に記載のように、固定子
鉄心に巻線を施した固定子と、間に補助磁極部を介しか
つ固定子側に磁極片部を形成する複数個の永久磁石挿入
孔を環状に形成し、かつ該永久磁石挿入孔に永久磁石を
埋め込んだ回転子とから構成され、さらに前記回転子を
前記固定子に回転空隙をもって配置した永久磁石回転電
機において、前記磁極片部と前記補助磁極部との間に磁
気的な空隙を設け、前記磁極片部と前記永久磁石の間に
磁性材料と非磁性材料を組み合わせた永久磁石支持部材
を配置し、かつ前記永久磁石支持部材の前記磁性材料を
前記磁極片部と前記永久磁石間に配置し、前記非磁性材
料を前記補助磁極部に係合させることによっても、同様
に永久磁石の受ける遠心力に対する支持力を増加させる
ことができる。
【００２５】さらには、請求項１５に記載のように、前
記空隙に非磁性材料を配置することによっても、永久磁
石の受ける遠心力に対する支持力を増加させることがで
きる。
【００２６】また請求項１６に記載のように、前記永久
磁石の周方向幅を前記補助磁極部の周方向幅よりも小さ
くすることによっても、永久磁石にかかる遠心力を有効
に軽減することができる。
【００２７】請求項１７に記載の発明は、請求項１ない
し請求項１６に記載の永久磁石回転電機により駆動され
る電動車両であり、コギングトルクの少ない、安定した
駆動装置を持つ電動車両を提供することができる。
【００２８】なお、上記回転電機は、発電機及び電動
機，インナロータ及びアウタロータ，回転型及びリニア
型，集中巻及び分布巻き固定子構造のいずれのものであ
っても、本発明を適用可能である。
【００２９】また上記全ての発明は、永久磁石の形状に
依存せず、直方体，アーク形，台形等、どのようなもの
でも適用可能であり、同様の効果を奏する。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図を用
いて詳細に説明する。
【００３１】図１は本発明の一実施形態であるインナロ
ータ型集中巻固定子構造の永久磁石回転電機の周方向断
面図を示す。
【００３２】回転電機は固定子１と回転子２から構成さ
れ、これらは図のように互いに回転空隙をもって配置さ
れる。
【００３３】固定子１は、固定子鉄心３と固定子巻線４
からなり、固定子鉄心３は更にコア部５と固定子突極部
６とから構成される。コア部５には固定子突極部６に磁
束を通すための磁気回路が形成され、固定子突極部６に
は固定子巻線４が集中的に巻回される。
【００３４】回転子２はシャフト７，回転子鉄心８、お
よび永久磁石９からなる。回転子鉄心８には、永久磁石
９を挿入する永久磁石挿入孔１０およびシャフト７を通
す孔が軸方向に打ち抜かれ、それぞれ永久磁石９および
シャフト７が挿入，固定される。
【００３５】このように本実施形態はいわゆる永久磁石
埋め込み構造のものであり、永久磁石９を回転子２に環
状に配置することによって、互いに隣接する永久磁石挿
入孔１０の間の部材を補助磁極部１６として機能させる
ことができる。
【００３６】すなわち、図示しない制御装置によって、
固定子巻線４による電機子起磁力の合成ベクトルを補助
磁極の中心位置より回転方向側に向くように制御すれ
ば、固定子巻線４から発生した磁束が補助磁極部１６を
介して永久磁石９を周回し、リラクタンストルクが発生
する。これは特に低速運転状態において有効であり、上
記リラクタンストルクが永久磁石９による通常のトルク
に加わることで、電動機として高いトルクを得ることが
できる。
【００３７】図３は本実施形態に係る永久磁石回転電機
の軸方向の断面構造を示す。
【００３８】固定子１はハウジング１１の内周面に図の
ように固定され、また回転子２に挿入，固定されたシャ
フト７は、回転子２が固定子１に回転空隙をもって回転
自在に接するよう、ベアリング１３およびエンドブラケ
ット１２によって固定子１に保持される。
【００３９】本実施形態では、回転子鉄心８の材料とし
て永久磁石９よりも高い透磁率を有するもの、例えば珪
素鋼板のような高透磁率磁性材料を用いる。これによ
り、磁石内部に発生する渦電流損を減少させることがで
き、また前述の補助磁極部１６をより有効に機能させる
ことができる。
【００４０】なお本発明は、発電機及び電動機，インナ
ロータ及びアウタロータ，回転型及びリニア型，集中巻
き及び分布巻き固定子構造のいずれにおいても適用可能
であり、同様の効果が得られる。
【００４１】本実施形態は、永久磁石９と、該永久磁石
９に周方向に隣り合った補助磁極部１６との間に磁気的
な空隙１４を設けるものである。
【００４２】図２に図１における任意の永久磁石９の周
辺を拡大した図を示す。図のように、永久磁石９の周方
向端部に空隙１４を設けるように永久磁石挿入孔１０を
形成し、そこに永久磁石９を挿入，固定する。この空隙
は軸方向に伸び、永久磁石９と補助磁極部１６に接して
いる。
【００４３】この空隙１４の作用を図４および図５を用
いて説明する。
【００４４】図４および図５は、永久磁石９周辺の周方
向断面図と、永久磁石９によって回転子２の周表面から
発生される磁束密度分布の関係を表した図である。図４
は前述の実施形態を用いた回転子を、図５は従来の回転
子を示す。
【００４５】双方とも、回転子鉄心８の磁極片部１５
は、永久磁石９が発生した磁束を固定子１へ伝達する部
材として機能する。また隣り合った永久磁石挿入孔１０
の間の部材、すなわち図中の補助磁極部１６はリラクタ
ンストルクを発生する補助磁極として機能する。
【００４６】図４および図５の上部にあるグラフは、永
久磁石９によって回転子２の固定子側表面から発生され
る磁束密度分布を表している。両図ともに、磁極片部１
５では、永久磁石９の発生する磁束はほぼ一定の磁束密
度分布を示す。一方、補助磁極部１６では、永久磁石９
による磁束が伝達されにくく、回転子２の固定子側表面
から発生される磁束はほぼ零となる。
【００４７】しかし、従来の回転子においては、図５の
ように回転子鉄心８に設けられた永久磁石挿入孔１０全
体を埋めるように永久磁石９が配置されていることか
ら、磁極片部１５と補助磁極部１６の境界付近において
図のような急激な磁束密度分布の変化が現れる。
【００４８】永久磁石回転電機においては、回転電機へ
の通電の有無にかかわらず、永久磁石が常に磁束を発生
しているため、回転子は、常に固定子突極部６と磁極片
部１５との位置関係に応じた力を受ける。回転子が回転
すれば、互いの位置が変化することにより回転子の受け
る力が脈動的に変化し、これがコギングトルクやトルク
脈動となって現れる。回転子周方向における磁束密度分
布の変化が急激なほど、トルク脈動は顕著である。
【００４９】そこで本実施形態のように空隙１４を設
け、磁束密度分布の変化を緩やかなものにする。空隙１
４によって、回転子表面の補助磁極部１６と磁極片部１
５の間にブリッジ部１７が形成され、磁極片部１５と補
助磁極１６の間に距離が設けられる。従って、図４のグ
ラフのように従来に比べて緩やかな磁束密度分布の変化
が現れ、コギングトルクやトルク脈動を抑制することが
できる。
【００５０】また、回転方向が一方向のみに定まってい
る回転電機では、永久磁石９の周方向一端にのみ磁気的
な空隙１４を設けても良い。
【００５１】なお本実施形態においては図のような直方
体の永久磁石９を用いているが、他の形状のもの、例え
ばアーク形や台形のものに同様の空隙１４を形成しても
同様の効果が得られる。
【００５２】図６ないし図８には、本発明の他の実施形
態を示す。
【００５３】図６および図７の実施形態は図２における
実施形態の空隙１４の形状を変化させたものである。
【００５４】図６の実施形態は、永久磁石挿入孔１０の
底に凹部を設け、該凹部に永久磁石９を配置したもので
ある。その結果、空隙１４の回転子半径方向の厚さは永
久磁石９の回転子半径方向の厚さよりも小さく形成さ
れ、図のように空隙１４の反固定子側の面が永久磁石９
の反固定子側の面よりも固定子寄りに形成される。
【００５５】これらにより永久磁石９を永久磁石挿入孔
１０の所定の位置に位置決めすることができる。
【００５６】また永久磁石９の位置決めのためには、空
隙１４に非磁性材料を配置または充填しても同様の効果
を得ることができる。例えば空隙１４に非磁性材料から
成る固体を配置し、一体にワニス及び接着剤で固着させ
ることによって、永久磁石９をより安定して配置するこ
とができる。
【００５７】また図７の実施形態は、空隙１４の固定子
側の面の周方向幅を反固定子側の面の周方向幅よりも大
きくしたものである。図７では特に空隙１４の周方向断
面が略三角形状となるように形成する。このことによっ
て、補助磁極部１６を通る磁束がスムーズに永久磁石９
を周回することができ、リラクタンストルクをより多く
得ることができる。
【００５８】さらに図６および図７の実施形態において
は、回転子２の固定子側表面に略平行となるように空隙
１４の固定子側の面を形成する。
【００５９】これによって、ブリッジ部１７の磁気的な
飽和はきつくなり、永久磁石９から発生する磁束が磁極
片部１５，ブリッジ部１７を介して補助磁極部１６に漏
洩する磁束を抑制することができる。
【００６０】図８の実施形態は、同様の構成を得るた
め、逆に回転子２の形状を変更したものである。すなわ
ちブリッジ部１７が空隙１４の傾斜面１４ａに略垂直に
伸びるよう構成される。このことにより、回転子２の半
径方向に対するブリッジ部１７の傾きが大きくなり、磁
極片部１５及び永久磁石９にかかる遠心力をブリッジ部
１７の引っ張り力により支えることができる。一般的に
材料の耐久性は、剪断力に対するよりも引っ張り力に対
する方が高く、ブリッジ部１７が回転子２の半径方向に
対してほぼ直角をなす前述の実施形態よりも遠心力に対
する耐久性が高い。従ってブリッジ部１７をより薄く形
成し、永久磁石９から発生する有効磁束量を高めること
も可能であり、またより高速に回転子を回転することが
できる。
【００６１】図９ないし図１１に本発明の他の実施形態
を示す。
【００６２】これらは、磁極片部１５と補助磁極部１６
の間に磁気的な空隙１４を設けるものであり、図のよう
に磁極片部１５の両端に空隙１４が形成される。この空
隙１４は、永久磁石９の固定子側周方向縁部に沿って軸
方向に伸びている。この空隙１４により、図のようなブ
リッジ部１７が形成され、その部分における磁束密度分
布が緩やかに変化し、コギングトルクを抑制することが
可能となる。
【００６３】さらに図９ないし図１１では、空隙１４が
永久磁石９の固定子側の面の周方向端部に接し、かつ永
久磁石９の周方向端面より内へ入り込むように形成す
る。また図１０では空隙１４が永久磁石９の内側に向か
って伸びるように形成し、図１１では空隙１４が永久磁
石９の内側に矩形状に伸びるように形成する。
【００６４】このことにより、補助磁極部１６に漏洩す
る磁束が減少し、磁極片部１５における磁束密度が高ま
ることにより、回転電機として効率を高めることができ
る。図１２ないし図１４に、本発明の他の実施形態を示
す。
【００６５】永久磁石埋め込み構造の回転子を高速に回
転させたとき、永久磁石の受ける遠心力が増加し、永久
磁石を支持する部材、すなわち磁極片部１５やブリッジ
部１７の負担が増加する。その負担に対応し、該部材を
厚く設けた場合、回転子表面と永久磁石との距離が大き
くなること、および磁束が補助磁極部１６に漏洩するこ
とにより、永久磁石から固定子に対して伝達される磁束
が減少し、トルクが減少するという問題が生じる。
【００６６】そこで、永久磁石９の固定子側の面の周方
向両端に図１２のような断面で軸方向に伸びる磁気的な
空隙１４を形成し、空隙１４を挟むように磁極片部１５
と補助磁極部１６に磁極片支持部材１８を軸方向に差し
込み固定する。図１３は磁極片支持部材１８の例であ
り、ここではコの字形をした非磁性の樹脂とする。図１
４に磁極片支持部材１８が回転子鉄心８の両側から差し
込まれた回転子２を持つ永久磁石回転電機の軸方向断面
図を示す。
【００６７】ここで空隙１４は、磁極片部１５から補助
磁極部１６へ漏洩する磁束を抑制する。また磁極片支持
部材１８は、磁極片部１５にかかる永久磁石９および磁
極片部１５自身の遠心力を、補助磁極部１６をもって支
えるための媒体として働く。このことにより、遠心力に
対する永久磁石の支持力を高めることができる。
【００６８】さらには、図１２におけるブリッジ部１７
を回転子２の組立後に切削することにより、磁極片支持
部材１８により磁極片部１５の支持力を維持しながら、
ブリッジ部１７による漏洩磁束も減少させることができ
る。
【００６９】図１５に本発明の他の実施形態を示す。
【００７０】ここでは、図のように磁極片部１５と補助
磁極部１６の間に磁気的な空隙１４を形成し、永久磁石
９と磁極片部１５の間に磁性材料と非磁性材料を組み合
わせた永久磁石支持部材１９を設ける。
【００７１】永久磁石支持部材１９は、図のように磁性
材料１９ａと非磁性材料１９ｂの組み合せであり、両者
は例えば溶接などによって接合する。磁性材料１９ａは
永久磁石９の発生磁束を磁極片部１５に伝達するために
磁性体の材料で構成し、非磁性材料１９ｂは永久磁石９
から補助磁極部１６への漏洩磁束を抑制するために非磁
性体の材料で構成する。
【００７２】以上の構成によって、永久磁石９にかかる
遠心力を永久磁石支持部材１９を介し補助磁極部１６で
支持することができ、ブリッジ部１７には磁極片部１５
の遠心力がかかるのみとなる。よって、ブリッジ部１７
の半径方向の長さを短くでき、従って永久磁石９からの
磁束漏洩を少なくすることができる。
【００７３】あるいは、図９ないし図１１の実施形態に
おいて、空隙１４に非磁性材料を配置または充填するこ
とも有効である。
【００７４】磁極片部１５の厚さを十分な磁束を得るた
めに必要な厚さに設定し、空隙１４を永久磁石９の固定
子側に図９ないし図１１のような形状で打ち抜き、そこ
に非磁性の材料、例えば接着剤，ワニスを充填する構成
とする。このことによって、磁極片部１５を半径方向に
厚くすることなく、永久磁石９や磁極片部１５が受ける
遠心力を空隙１４によって支えることができる。
【００７５】また、永久磁石９の材料として、樹脂磁石
を用いることも可能である。この場合、空隙１４に充填
する非磁性の材料の代わりに、樹脂磁石を永久磁石挿入
孔１０と空隙１４を合わせた形状で嵌め込むことができ
る。すなわちプラスチックマグネット自身に空隙１４の
上記のような役割を兼ねさせることが可能となる。さら
には、図１６のように永久磁石９の周方向幅よりも補助
磁極部１６の周方向幅を大きく設けることも有効であ
る。
【００７６】このことにより、ブリッジ部１７にかかる
遠心力を作り出す永久磁石９の重量が軽減され、ブリッ
ジ部１７の厚さをより小さくすることができ、磁極片部
１５から補助磁極部１６に漏洩する磁束を減少すること
ができる。
【００７７】なお、永久磁石９の周方向幅が小さくなる
ことによって、永久磁石９から発生する磁束は減少する
が、相対的に補助磁極部１６によるリラクタンストルク
は増加する。これは永久磁石９として高価なネオジウム
磁石を用いた場合などに有効であり、永久磁石９の量を
減らすことによるコストダウンの分を、補助磁極部１６
のリラクタンストルクで補うことにより、コストパフォ
ーマンスの向上を図ることができるものである。
【００７８】なお、以上に述べた永久磁石回転電機を電
動車両、特に電気自動車に適用すれば、コギングトルク
が少なく、スムーズに発進できる安定した永久磁石回転
電機駆動装置を搭載でき、一充電走行距離の長い電気自
動車を提供することができる。
【００７９】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、トルク
脈動の少ない永久磁石回転電機を構成できる。
【００８０】請求項２および請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１と同様の効果に加えて、永久磁石の位置
決めが可能となる。
【００８１】請求項４および請求項５に記載の発明によ
れば、さらに補助磁極を通る磁束がスムーズに永久磁石
を周回するよう構成することが可能である。
【００８２】請求項６および請求項７に記載の発明によ
れば、さらに永久磁石から空隙の固定子側の部材から補
助磁極へ漏洩する磁束を抑えることが可能となる。
【００８３】また請求項８に記載の発明によっても、ト
ルク脈動の少ない永久磁石回転電機を実現できる。
【００８４】請求項９ないし請求項１１に記載の発明に
よれば、請求項８と同様の効果に加えて、永久磁石の固
定子側の面から補助磁極部に漏洩する磁束を抑えること
ができる。
【００８５】さらに請求項１２ないし請求項１６に記載
の発明によれば、トルク脈動の減少という効果に加え
て、永久磁石にかかる遠心力に対する支持力を確保する
ことができる。
【００８６】請求項１７に記載の発明によれば、コギン
グトルクの少ない、安定した駆動装置を持つ電動車両を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態をなす永久磁石回転電機の
周方向断面図。
【図２】図１の回転子の任意の永久磁石周辺の拡大図。
【図３】図１の実施形態の軸方向断面図。
【図４】図２の回転子部材の機能説明図と磁束密度分
布。
【図５】従来の永久磁石回転電機の回転子部材の機能説
明図と磁束密度分布。
【図６】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機
の回転子の周方向断面図。
【図７】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機
の回転子の周方向断面図。
【図８】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機
の回転子の周方向断面図。
【図９】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機
の回転子の周方向断面図。
【図１０】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電
機の回転子の周方向断面図。
【図１１】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電
機の回転子の周方向断面図。
【図１２】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電
機の回転子の周方向断面図。
【図１３】図１２の磁極片支持部材の斜視図。
【図１４】図１２の永久磁石回転電機の軸方向断面図。
【図１５】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電
機の回転子の周方向断面図。
【図１６】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電
機の回転子の周方向断面図。
【符号の説明】
１…固定子、２…回転子、３…固定子鉄心、４…固定子
巻線、５…コア部、６…固定子突極部、７…シャフト、
８…回転子鉄心、９…永久磁石、１０…永久磁石挿入
孔、１１…ハウジング、１２…エンドブラケット、１３
…ベアリング、１４…空隙、１５…磁極片部、１６…補
助磁極部、１７…ブリッジ部、１８…磁極片支持部材、
１９…永久磁石支持部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川又 昭一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 渋川 末太郎 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 小泉 修 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 小田 圭二 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】固定子鉄心に巻線を施した固定子と、間に
    補助磁極部を介しかつ固定子側に磁極片部を形成する複
    数個の永久磁石挿入孔を環状に形成し、かつ該永久磁石
    挿入孔に永久磁石を埋め込んだ回転子とから構成され、
    さらに前記回転子を前記固定子に回転空隙をもって配置
    した永久磁石回転電機において、前記永久磁石と、前記
    永久磁石に周方向に隣り合った前記補助磁極部との間に
    磁気的な空隙を設けたことを特徴とする永久磁石回転電
    機。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の永久磁石回転電機におい
    て、前記永久磁石挿入孔の底に凹部を設け、該凹部に前
    記永久磁石を配置したことを特徴とする永久磁石回転電
    機。
  3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の永久磁石
    回転電機において、前記空隙に非磁性材料を配置したこ
    とを特徴とする永久磁石回転電機。
  4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
    の永久磁石回転電機において、前記空隙の固定子側の面
    の周方向幅を該空隙の反固定子側の面の周方向幅よりも
    大きくしたことを特徴とする永久磁石回転電機。
  5. 【請求項５】請求項４に記載の永久磁石回転電機におい
    て、前記空隙の周方向断面は三角形状であることを特徴
    とする永久磁石回転電機。
  6. 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記載
    の永久磁石回転電機において、前記磁極片部はブリッジ
    部を介して前記補助磁極に接続され、前記ブリッジ部の
    固定子側表面と空隙側表面は略平行であることを特徴と
    する永久磁石回転電機。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の永久磁石回転電機におい
    て、前記ブリッジ部は、前記空隙の傾斜面に垂直に伸び
    るよう形成したことを特徴とする永久磁石回転電機。
  8. 【請求項８】固定子鉄心に巻線を施した固定子と、間に
    補助磁極部を介しかつ固定子側に磁極片部を形成する複
    数個の永久磁石挿入孔を環状に形成し、かつ該永久磁石
    挿入孔に永久磁石を埋め込んだ回転子とから構成され、
    さらに前記回転子を前記固定子に回転空隙をもって配置
    した永久磁石回転電機において、前記磁極片部と前記補
    助磁極部との間に磁気的な空隙を設けたことを特徴とす
    る永久磁石回転電機。
  9. 【請求項９】請求項８に記載の永久磁石回転電機におい
    て、前記空隙は前記永久磁石の固定子側の面の周方向端
    部に接することを特徴とする永久磁石回転電機。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載の永久磁石回転電機にお
    いて、前記空隙は前記永久磁石の内側に伸びていること
    を特徴とする永久磁石回転電機。
  11. 【請求項１１】請求項９に記載の永久磁石回転電機にお
    いて、前記空隙は前記永久磁石の内側に矩形状に伸びて
    いることを特徴とする永久磁石回転電機。
  12. 【請求項１２】固定子鉄心に巻線を施した固定子と、間
    に補助磁極部を介しかつ固定子側に磁極片部を形成する
    複数個の永久磁石挿入孔を環状に形成し、かつ該永久磁
    石挿入孔に永久磁石を埋め込んだ回転子とから構成さ
    れ、さらに前記回転子を前記固定子に回転空隙をもって
    配置した永久磁石回転電機において、前記磁極片部と前
    記補助磁極部との間に磁気的な空隙を設け、非磁性の磁
    極片支持部材により前記磁極片部を前記補助磁極部に固
    定せしめたことを特徴とする永久磁石回転電機。
  13. 【請求項１３】請求項１２に記載の永久磁石回転電機に
    おいて、前記磁極片支持部材はコの字形状かつ前記回転
    子鉄心の両軸から挿入されていることを特徴とする永久
    磁石回転電機。
  14. 【請求項１４】固定子鉄心に巻線を施した固定子と、間
    に補助磁極部を介しかつ固定子側に磁極片部を形成する
    複数個の永久磁石挿入孔を環状に形成し、かつ該永久磁
    石挿入孔に永久磁石を埋め込んだ回転子とから構成さ
    れ、さらに前記回転子を前記固定子に回転空隙をもって
    配置した永久磁石回転電機において、前記磁極片部と前
    記補助磁極部との間に磁気的な空隙を設け、前記磁極片
    部と前記永久磁石の間に磁性材料と非磁性材料を組み合
    わせた永久磁石支持部材を配置し、かつ前記永久磁石支
    持部材の前記磁性材料を前記磁極片部と前記永久磁石間
    に配置し、前記非磁性材料を前記補助磁極部に係合させ
    たことを特徴とする永久磁石回転電機。
  15. 【請求項１５】請求項８ないし請求項１４のいずれかに
    記載の永久磁石回転電機において、前記空隙に非磁性材
    料を配置したことを特徴とする永久磁石回転電機。
  16. 【請求項１６】請求項１ないし請求項１５のいずれかに
    記載の永久磁石回転電機において、前記永久磁石の周方
    向幅は前記補助磁極部の周方向幅よりも小さいことを特
    徴とする永久磁石回転電機。
  17. 【請求項１７】請求項１ないし請求項１６のいずれかに
    記載の永久磁石回転電機により駆動される電動車両。
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