JPH10136596A - 電動機 - Google Patents
電動機Info
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- JPH10136596A JPH10136596A JP8324506A JP32450696A JPH10136596A JP H10136596 A JPH10136596 A JP H10136596A JP 8324506 A JP8324506 A JP 8324506A JP 32450696 A JP32450696 A JP 32450696A JP H10136596 A JPH10136596 A JP H10136596A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- stator
- rotor
- electric motor
- outer periphery
- 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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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 固定子と、この内側にエアギャップを介して
対向配置した回転子よりなり、前記固定子は固定子鉄心
に三相巻線を装着して構成し、前記回転子は回転子鉄心
の外周部に複数の磁石を装着するとともに、前記磁石の
外周部を保護部材で覆って構成し、前記固定子の巻線に
三相台形波120゜通電を行うことによって前記回転子
を回転させる電動機において、電動機の高トルク化ある
いは高効率化を達成する。 【構成】 複数の磁石2bは周方向の相互間に隙間を設
けて配置し、また回転子鉄心1bの外周部には前記隙間
へ向けて突出して保護部材3bまで達する突起部8bを
備え、前記固定子の巻線へ流す電流が進み角となるよう
に通電制御する。
対向配置した回転子よりなり、前記固定子は固定子鉄心
に三相巻線を装着して構成し、前記回転子は回転子鉄心
の外周部に複数の磁石を装着するとともに、前記磁石の
外周部を保護部材で覆って構成し、前記固定子の巻線に
三相台形波120゜通電を行うことによって前記回転子
を回転させる電動機において、電動機の高トルク化ある
いは高効率化を達成する。 【構成】 複数の磁石2bは周方向の相互間に隙間を設
けて配置し、また回転子鉄心1bの外周部には前記隙間
へ向けて突出して保護部材3bまで達する突起部8bを
備え、前記固定子の巻線へ流す電流が進み角となるよう
に通電制御する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機や空調機の圧縮
機駆動用電動機等に代表される永久磁石を装着した内転
型回転子を有する電動機に関するものである。
機駆動用電動機等に代表される永久磁石を装着した内転
型回転子を有する電動機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】上記電動機として、図3及び図4に示す
構成のものが知られている。図中11は回転子であり、
一般に表面磁石構造(以下SPMと称す)と称される回
転子であり、例えば特開平5−15092号公報等に開
示される構成のものである。この回転子は、厚肉円筒状
の鉄心1の外周部に瓦状の磁石2を複数配置し、この磁
石2の外周部に薄肉の金属管3を嵌着し、一方磁石2の
軸方向両端には端板4,5を装着して構成されている。
構成のものが知られている。図中11は回転子であり、
一般に表面磁石構造(以下SPMと称す)と称される回
転子であり、例えば特開平5−15092号公報等に開
示される構成のものである。この回転子は、厚肉円筒状
の鉄心1の外周部に瓦状の磁石2を複数配置し、この磁
石2の外周部に薄肉の金属管3を嵌着し、一方磁石2の
軸方向両端には端板4,5を装着して構成されている。
【0003】回転子鉄心1は、珪素鋼板を打ち抜いた薄
鉄板を多数積層することによって形成されており、外周
部に磁石2の相互間の隙間へ突出して磁石2の周方向の
位置決めを行う突起部8を備えている。磁石2は主にフ
ェライト系磁石が用いられ、鉄心1の外周部に等配状に
装着され、1個の磁石が1極を形成するように周方向に
隣接するものが互いに異極に着磁されている。尚、これ
ら磁石相互間の磁束の漏洩を防止するために、前述の突
起部8の突出寸法は、図示するように磁石2の位置決め
が可能な範囲で極力小さく形成されている。
鉄板を多数積層することによって形成されており、外周
部に磁石2の相互間の隙間へ突出して磁石2の周方向の
位置決めを行う突起部8を備えている。磁石2は主にフ
ェライト系磁石が用いられ、鉄心1の外周部に等配状に
装着され、1個の磁石が1極を形成するように周方向に
隣接するものが互いに異極に着磁されている。尚、これ
ら磁石相互間の磁束の漏洩を防止するために、前述の突
起部8の突出寸法は、図示するように磁石2の位置決め
が可能な範囲で極力小さく形成されている。
【0004】金属管3は、磁石2の外周を覆って密閉す
るとともに、回転時の遠心力によって磁石2が飛散や移
動を生じないための保護部材であり、引張強度及び耐食
性に優れることが要求され、同時に磁石の磁束の漏洩が
生じないように非磁性体であることも要求される。従っ
て一般にはSUS304等の非磁性ステンレス材が使用
され、焼きばめ等の手段によって嵌着されている。端板
4,5は、磁石2の軸方向両端部を覆って密閉するもの
であり、黄銅等の非磁性の円形板が使用され、鉄心1を
軸方向に貫通する複数のカシメピン7によって取り付け
られている。
るとともに、回転時の遠心力によって磁石2が飛散や移
動を生じないための保護部材であり、引張強度及び耐食
性に優れることが要求され、同時に磁石の磁束の漏洩が
生じないように非磁性体であることも要求される。従っ
て一般にはSUS304等の非磁性ステンレス材が使用
され、焼きばめ等の手段によって嵌着されている。端板
4,5は、磁石2の軸方向両端部を覆って密閉するもの
であり、黄銅等の非磁性の円形板が使用され、鉄心1を
軸方向に貫通する複数のカシメピン7によって取り付け
られている。
【0005】上記回転子11は、中心部に嵌入されたシ
ャフト6によって支持されて、固定子12の鉄心13の
内周部との間に所定のエアギャップ10を介して対向す
るように配置されて永久磁石型の同期電動機を構成する
ものである。固定子鉄心13は、回転子鉄心1と同様に
薄鉄板を多数積層することによって形成されており、内
周部に複数のティース14とこのティース間にスロット
15を備え、このスロット15には絶縁材を介して三相
巻線16が装着されている。この巻線16にはインバー
タを介して三相台形波120゜通電がなされ、回転子1
1が回転を行うようになっている。
ャフト6によって支持されて、固定子12の鉄心13の
内周部との間に所定のエアギャップ10を介して対向す
るように配置されて永久磁石型の同期電動機を構成する
ものである。固定子鉄心13は、回転子鉄心1と同様に
薄鉄板を多数積層することによって形成されており、内
周部に複数のティース14とこのティース間にスロット
15を備え、このスロット15には絶縁材を介して三相
巻線16が装着されている。この巻線16にはインバー
タを介して三相台形波120゜通電がなされ、回転子1
1が回転を行うようになっている。
【0006】また、図3及び図4に示した電動機におい
ては、回転子11に代えて、図5に示すような回転子を
用いることができる。図5に示す回転子は、埋込磁石構
造(以下IPMと称す)の例を示しており、例えば特開
平5−176487号公報等に開示される構成のものを
示している。この構成の場合は、鉄心1aに設けた磁石
を収容するための複数の収容孔9に、この収容孔9と略
相似形の磁石2aを挿入して構成するものであり、磁石
が回転子鉄心の内部に収容されることを特徴としてい
る。従って、通電巻線に鎖交する磁石の磁束と電流によ
って得られる主磁束トルク以外に、回転子位置による磁
気抵抗の相違によって得られるリラクタンストルクが利
用できる特長を備えている。
ては、回転子11に代えて、図5に示すような回転子を
用いることができる。図5に示す回転子は、埋込磁石構
造(以下IPMと称す)の例を示しており、例えば特開
平5−176487号公報等に開示される構成のものを
示している。この構成の場合は、鉄心1aに設けた磁石
を収容するための複数の収容孔9に、この収容孔9と略
相似形の磁石2aを挿入して構成するものであり、磁石
が回転子鉄心の内部に収容されることを特徴としてい
る。従って、通電巻線に鎖交する磁石の磁束と電流によ
って得られる主磁束トルク以外に、回転子位置による磁
気抵抗の相違によって得られるリラクタンストルクが利
用できる特長を備えている。
【0007】図5において、磁石2aの磁気中心を矢印
dで示すd軸とし、このd軸に対する電気角90゜位相
を矢印qで示すq軸とし、磁石による磁束量をΦ、d軸
電流をId、q軸電流をIq、d軸インダクタンスをL
d、q軸インダクタンスをLqとしたとき、電動機のト
ルクTは一般に下式によって表される。 T=Φ・Iq+(Ld−Lq)Id・Iq…(1) 図3及び図4に示したSPMの回転子の場合、ほぼLd
=Lqとなって非突極性であるのに対し、図5に示した
IPMの回転子の場合は、Ld<Lqとなって電動機は
逆突極機となる。従ってIPMの場合は、主磁束Φが若
干減少する代わりにリラクタンストルク成分が存在する
ため、このリラクタンストルクを有効に活用すればSP
Mと比較して大トルク化や高効率化を図ることができ
る。
dで示すd軸とし、このd軸に対する電気角90゜位相
を矢印qで示すq軸とし、磁石による磁束量をΦ、d軸
電流をId、q軸電流をIq、d軸インダクタンスをL
d、q軸インダクタンスをLqとしたとき、電動機のト
ルクTは一般に下式によって表される。 T=Φ・Iq+(Ld−Lq)Id・Iq…(1) 図3及び図4に示したSPMの回転子の場合、ほぼLd
=Lqとなって非突極性であるのに対し、図5に示した
IPMの回転子の場合は、Ld<Lqとなって電動機は
逆突極機となる。従ってIPMの場合は、主磁束Φが若
干減少する代わりにリラクタンストルク成分が存在する
ため、このリラクタンストルクを有効に活用すればSP
Mと比較して大トルク化や高効率化を図ることができ
る。
【0008】また上記のようにIPMの場合は、SPM
と比較してq軸インダクタンスLqが大きいために、特
定の印加電圧に対して高速域まで運転を行うことが可能
となる。このことは、例えば空調機における急速暖房等
の用途に好適であるため、圧縮機駆動用電動機等におい
てはIPMを採用するケースが多くなって来ている。
と比較してq軸インダクタンスLqが大きいために、特
定の印加電圧に対して高速域まで運転を行うことが可能
となる。このことは、例えば空調機における急速暖房等
の用途に好適であるため、圧縮機駆動用電動機等におい
てはIPMを採用するケースが多くなって来ている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図5に示すIPMの回
転子の場合、磁石2aの磁束が磁石とエアギャップ間に
介在する回転子鉄心1aのブリッジ部17を経路として
短絡するため、これによる主磁束Φの減少を抑制するた
めには、ブリッジ部17の径方向の幅は極力小さく設計
する必要がある。ところがこのブリッジ部17は、磁石
2aに作用する遠心力を保持する役目も有しているた
め、この遠心力に対する強度との兼ね合いから決定され
る。一般にリラクタンストルクに比べて主磁束トルクの
占める割合の方が断然大きく、従って高速回転用途の電
動機においては、ブリッジ部17の幅が大きくなるた
め、主磁束トルクが減少して効率が悪化してしまう欠点
が存在する。
転子の場合、磁石2aの磁束が磁石とエアギャップ間に
介在する回転子鉄心1aのブリッジ部17を経路として
短絡するため、これによる主磁束Φの減少を抑制するた
めには、ブリッジ部17の径方向の幅は極力小さく設計
する必要がある。ところがこのブリッジ部17は、磁石
2aに作用する遠心力を保持する役目も有しているた
め、この遠心力に対する強度との兼ね合いから決定され
る。一般にリラクタンストルクに比べて主磁束トルクの
占める割合の方が断然大きく、従って高速回転用途の電
動機においては、ブリッジ部17の幅が大きくなるた
め、主磁束トルクが減少して効率が悪化してしまう欠点
が存在する。
【0010】また、回転子鉄心1aを構成する薄鉄板の
打ち抜きは、順送プレス型を用いて行われるものである
が、ブリッジ部17を形成する場合、収容孔9を抜き落
とすステーションと鉄心1aの外周部を抜き落とすステ
ーションでは抜き方向が異なる方向となる。この結果、
図6に示すように、板厚がW2なる各薄鉄板には鉄心の
外周部18と内周側の収容孔9との間に幅がW1なるブ
リッジ部17が打ち抜かれ、このブリッジ部17の内外
周面のそれぞれはせん断面19と破断面20によって形
成されており、破断面20の先端にはバリ21が生じて
いる。また打ち抜き型の刃が打ち込まれる板面からせん
断面19にかけては薄板材料が刃に引き込まれて生じる
だれ込み部22が生じる。従ってだれ込み部22によっ
て、ブリッジ部17の上下板面はせん断方向へ傾斜して
形成されることになる。
打ち抜きは、順送プレス型を用いて行われるものである
が、ブリッジ部17を形成する場合、収容孔9を抜き落
とすステーションと鉄心1aの外周部を抜き落とすステ
ーションでは抜き方向が異なる方向となる。この結果、
図6に示すように、板厚がW2なる各薄鉄板には鉄心の
外周部18と内周側の収容孔9との間に幅がW1なるブ
リッジ部17が打ち抜かれ、このブリッジ部17の内外
周面のそれぞれはせん断面19と破断面20によって形
成されており、破断面20の先端にはバリ21が生じて
いる。また打ち抜き型の刃が打ち込まれる板面からせん
断面19にかけては薄板材料が刃に引き込まれて生じる
だれ込み部22が生じる。従ってだれ込み部22によっ
て、ブリッジ部17の上下板面はせん断方向へ傾斜して
形成されることになる。
【0011】積層直後の回転子鉄心は、図6に示すよう
に各薄鉄板に生じたバリ21によって積層間が浮いた状
態となっていて積層密度が悪いため、一般に積層方向に
再加圧して増し締めがなされる。このとき鉄心のブリッ
ジ部17においては、幅寸法W1が小さいために、この
寸法W1に対する前述のだれ込み部22による傾斜部分
の割合がかなり大きくなっており、この結果図7に示す
ように、加圧によってブリッジ部17の上下面が滑って
積層間にズレが生じたり、ブリッジ部17自体が傾斜し
て収容孔9側あるいは外周部18側へ突出するといった
いわゆる座屈現象を生じる。このようにブリッジ部17
が本来のブリッジ幅W1に対して径方向内外へ凹凸を生
じることにより、収容孔9への磁石2aの挿入ができな
くなったり、回転子の外周部18が固定子と接触して電
動機として回転不能となったりする問題があった。
に各薄鉄板に生じたバリ21によって積層間が浮いた状
態となっていて積層密度が悪いため、一般に積層方向に
再加圧して増し締めがなされる。このとき鉄心のブリッ
ジ部17においては、幅寸法W1が小さいために、この
寸法W1に対する前述のだれ込み部22による傾斜部分
の割合がかなり大きくなっており、この結果図7に示す
ように、加圧によってブリッジ部17の上下面が滑って
積層間にズレが生じたり、ブリッジ部17自体が傾斜し
て収容孔9側あるいは外周部18側へ突出するといった
いわゆる座屈現象を生じる。このようにブリッジ部17
が本来のブリッジ幅W1に対して径方向内外へ凹凸を生
じることにより、収容孔9への磁石2aの挿入ができな
くなったり、回転子の外周部18が固定子と接触して電
動機として回転不能となったりする問題があった。
【0012】また、IPMの回転子の場合は、収容孔9
内へ磁石2aを固定することが難しく、特にフェライト
系磁石等の焼結磁石は脆いために、圧入による場合は研
磨等の寸法管理に多大なコストをかけないと適切なしめ
しろが得られない欠点がある。一方、すきまばめによっ
て磁石を挿入すると、鉄心内で磁石が移動し易くなり、
磁石が割れたり、回転子の加減速時に騒音が発生したり
する問題がある。
内へ磁石2aを固定することが難しく、特にフェライト
系磁石等の焼結磁石は脆いために、圧入による場合は研
磨等の寸法管理に多大なコストをかけないと適切なしめ
しろが得られない欠点がある。一方、すきまばめによっ
て磁石を挿入すると、鉄心内で磁石が移動し易くなり、
磁石が割れたり、回転子の加減速時に騒音が発生したり
する問題がある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の電動機は、回転
子鉄心の外周部に装着する複数の磁石は周方向の相互間
に隙間を設けて配置し、また前記回転子鉄心の外周部に
は前記隙間へ向けて突出して磁石外周部の保護部材まで
達する突起部を備え、固定子の巻線へ流す電流が進み角
となるように通電制御するものである。
子鉄心の外周部に装着する複数の磁石は周方向の相互間
に隙間を設けて配置し、また前記回転子鉄心の外周部に
は前記隙間へ向けて突出して磁石外周部の保護部材まで
達する突起部を備え、固定子の巻線へ流す電流が進み角
となるように通電制御するものである。
【0014】また、前記保護部材として磁性体を用いる
ことにより、性能をより向上させることができる。さら
に保護部材としては、機械的強度の面からステンレス鋼
等が適し、筒状のものを嵌着するかもしくは線材を巻回
することにより装着する。
ことにより、性能をより向上させることができる。さら
に保護部材としては、機械的強度の面からステンレス鋼
等が適し、筒状のものを嵌着するかもしくは線材を巻回
することにより装着する。
【0015】
【作用】回転子鉄心の突起部によってq軸インダクタン
スが増加して電動機が逆突極機となるため、固定子巻線
の電流が進み角となるように通電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。また保護部材を
磁性体とした場合は、固定子磁束が回転子鉄心の突起部
へ効果的に誘導されてリラクタンストルクを増加させる
ことができる。またステンレス材は引張強度に優れるた
め、薄肉の保護部材とすることができ、主磁束の減少が
抑制されるとともに、磁石の固定も容易に行い得る。
スが増加して電動機が逆突極機となるため、固定子巻線
の電流が進み角となるように通電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。また保護部材を
磁性体とした場合は、固定子磁束が回転子鉄心の突起部
へ効果的に誘導されてリラクタンストルクを増加させる
ことができる。またステンレス材は引張強度に優れるた
め、薄肉の保護部材とすることができ、主磁束の減少が
抑制されるとともに、磁石の固定も容易に行い得る。
【0016】
【実施例】図1は、本発明の実施例を示す電動機の回転
子を示している。回転子鉄心1bは、珪素鋼板を打ち抜
いた薄鉄板を多数積層することによって形成されてお
り、薄鉄板に設けた切り起こし突起による凹凸部を隣接
して積層される薄鉄板相互で嵌合させる周知のクランプ
手段によって固定されている。この鉄心1bの外周部に
は、磁石2bが周方向の相互間に隙間を設けて配置され
ており、鉄心1bの外周部に設けた突起部8bが、磁石
2bの相互間の隙間へ突出して磁石2の周方向の位置決
めを行うようになっている。この突起部8bは、図3に
示した従来のSPMの突起部8と異なり、放射方向へ長
く突出して磁石2bの外周の保護部材3bまで達してい
る。
子を示している。回転子鉄心1bは、珪素鋼板を打ち抜
いた薄鉄板を多数積層することによって形成されてお
り、薄鉄板に設けた切り起こし突起による凹凸部を隣接
して積層される薄鉄板相互で嵌合させる周知のクランプ
手段によって固定されている。この鉄心1bの外周部に
は、磁石2bが周方向の相互間に隙間を設けて配置され
ており、鉄心1bの外周部に設けた突起部8bが、磁石
2bの相互間の隙間へ突出して磁石2の周方向の位置決
めを行うようになっている。この突起部8bは、図3に
示した従来のSPMの突起部8と異なり、放射方向へ長
く突出して磁石2bの外周の保護部材3bまで達してい
る。
【0017】磁石2bとしては、例えばフェライト系磁
石を使用するが、希土類磁石等であっても基本構造は変
わらない。等配状に装着された磁石2bは、1個の磁石
が1極を形成するように周方向に隣接するものが互いに
異極に着磁され、それぞれの磁石の周方向中央を磁気中
心として4極を形成している。尚、磁石の形状として
は、外周側と内周側を共に円弧状に形成した図示する略
C形状のもの以外に、内周側を直線状に形成した略カマ
ボコ状の磁石等であってもよい。
石を使用するが、希土類磁石等であっても基本構造は変
わらない。等配状に装着された磁石2bは、1個の磁石
が1極を形成するように周方向に隣接するものが互いに
異極に着磁され、それぞれの磁石の周方向中央を磁気中
心として4極を形成している。尚、磁石の形状として
は、外周側と内周側を共に円弧状に形成した図示する略
C形状のもの以外に、内周側を直線状に形成した略カマ
ボコ状の磁石等であってもよい。
【0018】磁石2bの外周部を覆う保護部材3bとし
ては、例えば金属管を焼きばめ等の手段によって嵌着し
たもの、あるいは金属線を巻回して装着したもの等が適
するが、いずれにしても磁石2bの装着後にその外周へ
装着するものであるため、磁石2bを容易且つ強固に固
定することが可能となる。この保護部材3bを構成する
金属としては、回転時の遠心力によって磁石2bが飛散
や移動を生じないような強度が求められるため、SUS
304等のオーステナイト系ステンレス鋼や、SUS4
20J2等のマルテンサイト系ステンレス鋼が適し、こ
れらの鋼は図5に示した従来のIPMのブリッジ部17
を構成する珪素鋼板よりも機械的強度に優れているた
め、径方向に薄肉とした構成とすることができる。
ては、例えば金属管を焼きばめ等の手段によって嵌着し
たもの、あるいは金属線を巻回して装着したもの等が適
するが、いずれにしても磁石2bの装着後にその外周へ
装着するものであるため、磁石2bを容易且つ強固に固
定することが可能となる。この保護部材3bを構成する
金属としては、回転時の遠心力によって磁石2bが飛散
や移動を生じないような強度が求められるため、SUS
304等のオーステナイト系ステンレス鋼や、SUS4
20J2等のマルテンサイト系ステンレス鋼が適し、こ
れらの鋼は図5に示した従来のIPMのブリッジ部17
を構成する珪素鋼板よりも機械的強度に優れているた
め、径方向に薄肉とした構成とすることができる。
【0019】上記回転子は、中心部に嵌入されたシャフ
ト6によって支持されて、図3及び図4に示した回転子
同様、固定子12の鉄心13の内周部との間に所定のエ
アギャップ10を介して対向するように配置されて永久
磁石型の同期電動機を構成するものである。尚、この電
動機の正面断面形状は、保護部材3bとして金属管を用
いる場合は、図4に示したものとほぼ同様であり、回転
子の軸方向両端には端板4,5がカシメピン7によって
装着される。また必要に応じて、金属管の軸方向両端の
突出部分を内側へ折り曲げ成形して、端板4,5との隙
間をなくすとともに、金属管の抜け止めを図るように構
成してもよい。
ト6によって支持されて、図3及び図4に示した回転子
同様、固定子12の鉄心13の内周部との間に所定のエ
アギャップ10を介して対向するように配置されて永久
磁石型の同期電動機を構成するものである。尚、この電
動機の正面断面形状は、保護部材3bとして金属管を用
いる場合は、図4に示したものとほぼ同様であり、回転
子の軸方向両端には端板4,5がカシメピン7によって
装着される。また必要に応じて、金属管の軸方向両端の
突出部分を内側へ折り曲げ成形して、端板4,5との隙
間をなくすとともに、金属管の抜け止めを図るように構
成してもよい。
【0020】図1に示す回転子の場合、鉄心1bに設け
た突起部8bの存在によってq軸インダクタンスが大き
くなるため、Ld<Lqとなって本電動機は逆突極機と
なる。固定子の巻線16にはインバータを介して三相台
形波120゜通電がなされるが、この通電電流が進み角
となるように通電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。このようにして得られるリラク
タンストルクは、突起部8bの存在による主磁束の漏洩
に伴う主磁束トルクの減少を大きく上回るため、結果的
に、図3に示した従来のSPMと比較して電動機のトル
クが大幅に増加し、また同一トルクで比較した場合は高
効率の電動機が構成される。また、特定の印加電圧に対
して高速域まで運転を行うことが可能となる。
た突起部8bの存在によってq軸インダクタンスが大き
くなるため、Ld<Lqとなって本電動機は逆突極機と
なる。固定子の巻線16にはインバータを介して三相台
形波120゜通電がなされるが、この通電電流が進み角
となるように通電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。このようにして得られるリラク
タンストルクは、突起部8bの存在による主磁束の漏洩
に伴う主磁束トルクの減少を大きく上回るため、結果的
に、図3に示した従来のSPMと比較して電動機のトル
クが大幅に増加し、また同一トルクで比較した場合は高
効率の電動機が構成される。また、特定の印加電圧に対
して高速域まで運転を行うことが可能となる。
【0021】図2は、図1に示した回転子を用いた本発
明の電動機における固定子磁束の流れを示すものであ
る。固定子の巻線16が励磁されて生じる固定子磁束2
3,24,25は、固定子鉄心13の複数のティース1
4からエアギャップ10を通って回転子へ入り、再びエ
アギャップ10を通って固定子鉄心13へ帰還するルー
プを形成する。回転子鉄心1bに設けた突起部8bの存
在によって、q軸の磁気抵抗は小さくなるため、突起部
8b近辺の固定子磁束24は積極的に回転子に流入する
ことになり、これによるリラクタンストルクが得られる
ことになる。
明の電動機における固定子磁束の流れを示すものであ
る。固定子の巻線16が励磁されて生じる固定子磁束2
3,24,25は、固定子鉄心13の複数のティース1
4からエアギャップ10を通って回転子へ入り、再びエ
アギャップ10を通って固定子鉄心13へ帰還するルー
プを形成する。回転子鉄心1bに設けた突起部8bの存
在によって、q軸の磁気抵抗は小さくなるため、突起部
8b近辺の固定子磁束24は積極的に回転子に流入する
ことになり、これによるリラクタンストルクが得られる
ことになる。
【0022】例えば保護部材3bを非磁性のオーステナ
イト系ステンレス鋼によって形成すると、突起部8bか
ら離れたティースから流入する固定子磁束23や25は
わずかしか回転子に流入しないことになる。従ってこの
保護部材3bを磁性体であるマルテンサイト系ステンレ
ス鋼によって形成すると、突起部8bに漏斗を取り付け
たような効果が生じ、遠方の固定子磁束23や25も多
量に突起部8bへ誘導されて集合し、この結果突極比が
増加してリラクタンストルクもより大きなものとなる。
これは、磁性体の保護部材3bにおいては、極間部は磁
石2bによる主磁束によって飽和に近い状態にあるが、
それでもなお空気や磁石といった磁気抵抗が大きな部分
と比較した場合、固定子磁束23,25がはるかに流れ
易い状態であるといえる。また、磁性体の保護部材3b
を用いた場合は、突起部8bを経由する固定子磁束以外
に、エアギャップ10から保護部材3b内を周方向に通
過して再びエアギャップ10を通って固定子鉄心13へ
帰還するループを形成する固定子磁束も存在し、この存
在によってもリラクタンストルクは増加される。
イト系ステンレス鋼によって形成すると、突起部8bか
ら離れたティースから流入する固定子磁束23や25は
わずかしか回転子に流入しないことになる。従ってこの
保護部材3bを磁性体であるマルテンサイト系ステンレ
ス鋼によって形成すると、突起部8bに漏斗を取り付け
たような効果が生じ、遠方の固定子磁束23や25も多
量に突起部8bへ誘導されて集合し、この結果突極比が
増加してリラクタンストルクもより大きなものとなる。
これは、磁性体の保護部材3bにおいては、極間部は磁
石2bによる主磁束によって飽和に近い状態にあるが、
それでもなお空気や磁石といった磁気抵抗が大きな部分
と比較した場合、固定子磁束23,25がはるかに流れ
易い状態であるといえる。また、磁性体の保護部材3b
を用いた場合は、突起部8bを経由する固定子磁束以外
に、エアギャップ10から保護部材3b内を周方向に通
過して再びエアギャップ10を通って固定子鉄心13へ
帰還するループを形成する固定子磁束も存在し、この存
在によってもリラクタンストルクは増加される。
【0023】上記マルテンサイト系ステンレス鋼は非常
に硬い材料であるために、保護部材3bとするための加
工性が悪いという欠点を有している。この改善策として
は、加工性が比較的良好なSUS304等のオーステナ
イト系ステンレス鋼を用い、これに大きな加工歪みを与
えることによってマルテンサイト化し、磁性及び機械的
強度を付与する方法がある。即ち、例えば保護部材3b
として用いる金属管は、肉厚0.2〜0.5mm程度の
板材を丸めて溶接して管状とするものであるが、この管
状としたオーステナイト系ステンレス鋼板に対して拡管
成形を施して磁石2bの外径への嵌着に適した寸法に仕
上げるようにし、さらに前記拡管の割合(拡管率)を大
きく設定すれば、材料に著しい加工歪みを与えることが
できる。また上記拡管成形によって、磁石の外径寸法に
最も適した金属管の内径寸法が得られ、磁石のロット毎
の寸法上のばらつきに対応できるといった効果も生じ
る。さらに加工硬化に伴う機械的強度の向上により、保
護部材をさらに薄肉化し得るものである。
に硬い材料であるために、保護部材3bとするための加
工性が悪いという欠点を有している。この改善策として
は、加工性が比較的良好なSUS304等のオーステナ
イト系ステンレス鋼を用い、これに大きな加工歪みを与
えることによってマルテンサイト化し、磁性及び機械的
強度を付与する方法がある。即ち、例えば保護部材3b
として用いる金属管は、肉厚0.2〜0.5mm程度の
板材を丸めて溶接して管状とするものであるが、この管
状としたオーステナイト系ステンレス鋼板に対して拡管
成形を施して磁石2bの外径への嵌着に適した寸法に仕
上げるようにし、さらに前記拡管の割合(拡管率)を大
きく設定すれば、材料に著しい加工歪みを与えることが
できる。また上記拡管成形によって、磁石の外径寸法に
最も適した金属管の内径寸法が得られ、磁石のロット毎
の寸法上のばらつきに対応できるといった効果も生じ
る。さらに加工硬化に伴う機械的強度の向上により、保
護部材をさらに薄肉化し得るものである。
【0024】また保護部材3bとしてオーステナイト系
ステンレス鋼線を巻回して装着するものについては、巻
回工程において線材を伸張させることによって加工歪み
を与えることができる。また、オーステナイト系ステン
レス鋼は、−150℃くらいに冷却することによってマ
ルテンサイト化することもできる。
ステンレス鋼線を巻回して装着するものについては、巻
回工程において線材を伸張させることによって加工歪み
を与えることができる。また、オーステナイト系ステン
レス鋼は、−150℃くらいに冷却することによってマ
ルテンサイト化することもできる。
【0025】回転子鉄心1bに設ける突起部8bの先端
は、保護部材3bになるべく近接する位置まで達してい
ることが望ましいが、実際には前述の磁石2bの寸法上
のばらつきが存在するため、磁石の仕上がり公差を考慮
して磁石外径よりは出っ張らないように形成する。また
突起部8bの周方向の幅は、磁石による磁束と固定子磁
束とによって飽和しない程度の幅であって、且つ極力細
いことが望ましい。
は、保護部材3bになるべく近接する位置まで達してい
ることが望ましいが、実際には前述の磁石2bの寸法上
のばらつきが存在するため、磁石の仕上がり公差を考慮
して磁石外径よりは出っ張らないように形成する。また
突起部8bの周方向の幅は、磁石による磁束と固定子磁
束とによって飽和しない程度の幅であって、且つ極力細
いことが望ましい。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、従来のSPMと比較し
た場合、主磁束トルクに加えてリラクタンストルクを得
ることが可能となり、電動機の高トルク化あるいは高効
率化が達成される。また、電動機の可変速運転を広範囲
なものとすることができる。
た場合、主磁束トルクに加えてリラクタンストルクを得
ることが可能となり、電動機の高トルク化あるいは高効
率化が達成される。また、電動機の可変速運転を広範囲
なものとすることができる。
【0027】また従来のIPMと比較した場合、鉄心と
同一材のブリッジ部が存在しないため、ブリッジ部の座
屈によって磁石が装着不能となったり、回転子が固定子
と接触して回転不能になるといったことが解消される。
同時に、磁石の保護部材として高強度の材料が選択でき
るため、薄肉の保護部材によって回転子を構成すること
が可能となり、主磁束の減少が抑制できて、特に高速回
転用途の電動機における効率を向上させ得るものであ
る。さらに磁石の固定が容易に達成できることにより、
磁石寸法の管理にコストを要することなく、また磁石が
割れたり加減速時に騒音を生じるといった問題も生じる
ことがない。即ち、本発明の電動機は、従来のSPMと
IPMの両者の長所を有し、両者の欠点を解消するとい
う特長を備えている。
同一材のブリッジ部が存在しないため、ブリッジ部の座
屈によって磁石が装着不能となったり、回転子が固定子
と接触して回転不能になるといったことが解消される。
同時に、磁石の保護部材として高強度の材料が選択でき
るため、薄肉の保護部材によって回転子を構成すること
が可能となり、主磁束の減少が抑制できて、特に高速回
転用途の電動機における効率を向上させ得るものであ
る。さらに磁石の固定が容易に達成できることにより、
磁石寸法の管理にコストを要することなく、また磁石が
割れたり加減速時に騒音を生じるといった問題も生じる
ことがない。即ち、本発明の電動機は、従来のSPMと
IPMの両者の長所を有し、両者の欠点を解消するとい
う特長を備えている。
【図1】本発明の実施例を示す電動機の回転子の平面断
面図。
面図。
【図2】本発明の電動機における固定子磁束の流れを示
す説明図。
す説明図。
【図3】従来例を示す電動機の平面断面図。
【図4】図3の電動機の正面断面図。
【図5】別の従来例を示す電動機の回転子の平面断面
図。
図。
【図6】従来の回転子鉄心のブリッジ部の打ち抜き後の
状態を示す正面断面図。
状態を示す正面断面図。
【図7】図6のブリッジ部の加圧後の状態を示す正面断
面図。
面図。
1,1a,1b 回転子鉄心 2,2a,2b 磁石 3,3b 保護部材 8,8b 突起部 10 エアギャップ 11 回転子 12 固定子 13 固定子鉄心 16 巻線
Claims (3)
- 【請求項1】 固定子と、この内側にエアギャップを介
して対向配置した回転子よりなり、前記固定子は固定子
鉄心に三相巻線を装着して構成し、前記回転子は回転子
鉄心の外周部に複数の磁石を装着するとともに、前記磁
石の外周部を保護部材で覆って構成し、前記固定子の巻
線に三相台形波120゜通電を行うことによって前記回
転子を回転させる電動機において、前記複数の磁石は周
方向の相互間に隙間を設けて配置し、また前記回転子鉄
心の外周部には前記隙間へ向けて突出して前記保護部材
まで達する突起部を備え、前記固定子の巻線へ流す電流
が進み角となるように通電制御することを特徴とする電
動機。 - 【請求項2】 保護部材として磁性体を用いたことを特
徴とする請求項1記載の電動機。 - 【請求項3】 保護部材としてステンレス鋼を用いたこ
とを特徴とする請求項1または2記載の電動機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8324506A JPH10136596A (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8324506A JPH10136596A (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 電動機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10136596A true JPH10136596A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=18166571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8324506A Pending JPH10136596A (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 電動機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10136596A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006117865A1 (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Hitachi, Ltd. | 電動パワーステアリング用モータおよびそれを用いた電動パワーステアリングシステム |
US20110156521A1 (en) * | 2009-12-24 | 2011-06-30 | Hitachi, Ltd. | Permanent Magnet Type Rotating Electric Machine |
WO2013091254A1 (zh) * | 2011-12-24 | 2013-06-27 | Pan Mingpan | 一种转子结构 |
JP2014161210A (ja) * | 2013-01-28 | 2014-09-04 | Asmo Co Ltd | モータ |
WO2015102047A1 (ja) * | 2014-01-06 | 2015-07-09 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石型回転電機 |
WO2016063371A1 (ja) * | 2014-10-22 | 2016-04-28 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の回転子、回転電機、及び空調機器 |
-
1996
- 1996-10-29 JP JP8324506A patent/JPH10136596A/ja active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006117865A1 (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Hitachi, Ltd. | 電動パワーステアリング用モータおよびそれを用いた電動パワーステアリングシステム |
JPWO2006117865A1 (ja) * | 2005-04-28 | 2008-12-18 | 株式会社日立製作所 | 電動パワーステアリング用モータおよびそれを用いた電動パワーステアリングシステム |
JP4865704B2 (ja) * | 2005-04-28 | 2012-02-01 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 車両用電動パワーステアリング用モータおよびそれを用いた車両用電動パワーステアリングシステム |
US20110156521A1 (en) * | 2009-12-24 | 2011-06-30 | Hitachi, Ltd. | Permanent Magnet Type Rotating Electric Machine |
WO2013091254A1 (zh) * | 2011-12-24 | 2013-06-27 | Pan Mingpan | 一种转子结构 |
JP2014161210A (ja) * | 2013-01-28 | 2014-09-04 | Asmo Co Ltd | モータ |
WO2015102047A1 (ja) * | 2014-01-06 | 2015-07-09 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石型回転電機 |
US9515528B2 (en) | 2014-01-06 | 2016-12-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Permanent magnet rotary electric machine |
WO2016063371A1 (ja) * | 2014-10-22 | 2016-04-28 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の回転子、回転電機、及び空調機器 |
JPWO2016063371A1 (ja) * | 2014-10-22 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の回転子、回転電機、及び空調機器 |
GB2546177A (en) * | 2014-10-22 | 2017-07-12 | Mitsubishi Electric Corp | Rotor of rotating electrical machine, rotating electrical, machine and air conditioning device |
US10298091B2 (en) | 2014-10-22 | 2019-05-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotor of rotating motor, rotating motor, and air-conditioning apparatus |
GB2546177B (en) * | 2014-10-22 | 2021-04-07 | Mitsubishi Electric Corp | Rotor of rotating motor, rotating motor, and air-conditioning apparatus |
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