JPH10210718A - 永久磁石形回転機における界磁磁極の構成方法 - Google Patents
永久磁石形回転機における界磁磁極の構成方法Info
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- JPH10210718A JPH10210718A JP9008385A JP838597A JPH10210718A JP H10210718 A JPH10210718 A JP H10210718A JP 9008385 A JP9008385 A JP 9008385A JP 838597 A JP838597 A JP 838597A JP H10210718 A JPH10210718 A JP H10210718A
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Abstract
相殺をより効果的にする。 【解決手段】 同数の磁石により４群を構成し、フラッ
クス量により磁石を並べ替えて同数の磁石からなるグル
ープを複数作る（手順１）。各グループの磁石を順次、
所定順位シフトさせ、全グループを横に並べて同一順位
の磁石のフラックス量を均等にする（手順２、手順
３）。各グループを軸方向に並び替える（手順４）。
１，３群につきフラックス量の大小の序列が逆になるよ
うに両群を横に並べ、両群に跨る一列の磁石をＮ極の磁
石とする（手順５）。２，４群も同様に操作しＳ極の磁
石を選択する（手順６）。磁束密度の二乗値が最大のＮ
極と同二乗値が最小のＳ極とを組合せて一つの磁極ペア
を作り、同二乗値が次に大きいＮ極と次に小さいＳ極と
を順次組合せて磁極ペアを作り、各ペアごとの同二乗値
の合算値順に磁極ペアを軸対称で円周上に配置する（手
順７）。
Description
用いた電動機や発電機等の永久磁石形回転機に適用され
る界磁磁極の構成方法に関する。
石電動機（永久磁石同期電動機）では、図９に示すよう
に、鉄心３０の中心線の左右両側の磁石ＭＧを同一直線
上ではなく、前記中心線に対し互いに若干の角度傾けて
配置している（これを「スキュー」という）。これは、
回転子の回転に伴って発生するいわゆるコギングトルク
の低減や、軸方向のスラスト力を相殺させるためであ
り、スキューの態様としては、図９に示したＶ字形の他
に、Ｎ字形、Ｗ字形、稲妻形等がある。ここで、図９
は、鉄心３０に永久磁石ＭＧが取り付けられた回転子を
その外側から半径方向に沿って眺めた状態を示してい
る。なお、上述したような磁石の配置によりコギングト
ルクの低減作用や軸方向スラスト力の相殺作用が最も効
果的に働くのは、左右一対の磁石から構成される各磁極
間の磁束密度が均一な場合である。
として、個々の磁石の起磁力には製作上、ばらつきがあ
るため、これらの磁石によって構成された各磁極間には
磁束密度のアンバランスがある。このため従来では、磁
極をスキューさせて配置しても、コギングトルクの低減
や軸方向スラスト力の相殺が十分ではなかった。
きるだけバランスさせてコギングトルクの低減や軸方向
スラスト力の相殺が有効に達成されるようにした永久磁
石形回転機における界磁磁極の構成方法を提供しようと
するものである。
め、請求項１記載の発明は、永久磁石を有する磁極をス
キューして界磁を構成した永久磁石形回転機において、
複数個の磁石を４群に分類して同一個数の磁石からなる
第１群〜第４群を構成し、これらの各群ごとにオープン
フラックス量の大きさにより磁石を順に並べ替えると共
に、各群につき同一個数の磁石からなるグループを複数
構成する手順１と、各群につき、各グループを構成する
磁石をグループごとに所定順位だけ順次シフトさせ、全
グループを横に並べた際に各グループの同一順位にある
磁石のフラックス量が均等になるように操作する手順２
と、各群につき、各グループの同一順位にある磁石のフ
ラックス量を計算する手順３と、各群につき、各グルー
プを回転機の軸方向に沿って並び替える手順４と、手順
４を経た第１群及び第３群について、磁石のフラックス
量の大小の序列が互いに逆になるように第１群及び第３
群を横に並べ、これらの第１群及び第３群に跨る横方向
一列の磁石をＮ極の磁極を構成する磁石として選択する
手順５と、手順４を経た第２群及び第４群について、磁
石のフラックス量の大小の序列が互いに逆になるように
第２群及び第４群を横に並べ、これらの第２群及び第４
群に跨る横方向一列の磁石をＳ極の磁極を構成する磁石
として選択する手順６と、手順５により構成されたＮ極
の磁極、及び、手順６により構成されたＳ極の磁極のそ
れぞれについて、Ｎ極の中で磁束密度の二乗値が最も大
きい磁極とＳ極の中で磁束密度の二乗値が最も小さい磁
極とを組み合わせて一つの磁極ペアを構成し、次いで、
Ｎ極の中で磁束密度の二乗値がその次に大きい磁極とＳ
極の中で磁束密度の二乗値がその次に小さい磁極とを順
次組み合わせて磁極ペアを構成していき、これらの磁極
ペアごとの磁束密度の二乗値の合算値の大きさ順に磁極
ペアを軸対称で円周上に配置する手順７と、により界磁
磁極を構成することを特徴とする。
磁磁極の構成方法において、永久磁石形回転機が回転界
磁形の永久磁石同期電動機であることを特徴とする。
態を説明する。なお、以下の実施形態は回転界磁形の永
久磁石同期電動機に本発明を適用した場合のものであ
る。図１は、回転子４０における磁極の配置及びスキュ
ー形状を示している。図において、５はＮ極またはＳ極
に着磁された磁石であり、６個の磁石５を並べて１個の
磁極を構成している。１０Ｎ，２０ＮはＮ極の磁極、１
０Ｓ，２０ＳはＳ極の磁極であり、磁極１０Ｎ，２０
Ｎ、及び磁極１０Ｓ，２０Ｓは鉄心３０の中心線に対し
て同一角度だけ傾けられており、平面から見てほぼＶ字
形のスキュー形状となっている。ここで、便宜的に磁極
１０Ｎ，１０Ｓの形状を形状Ｂ、磁極２０Ｎ，２０Ｓの
形状を形状Ａとする。なお、スキュー形状はＮ字形、Ｗ
字形等であっても良い。また、Ｎ極の磁極１０Ｎ，２０
ＮとＳ極の磁極１０Ｓ，２０Ｓとは、回転方向に沿って
交互に配置されている。
０Ｎ，２０Ｎを一つの磁極、同じく左右一対のＳ極の磁
極１０Ｓ，２０Ｓを一つの磁極と考えると、回転方向に
沿ってＮ極、Ｓ極合計で３２の磁極を備えており、磁石
５の総数は（６＋６）×３２＝３８４となる。これらの
個々の磁石の起磁力にはばらつきがあるので、各磁極の
磁束密度にもばらつきが生じ、その結果、コギングトル
クの低減や軸方向スラスト力の相殺が不十分になる。そ
こでこの実施形態では、各磁極の磁束密度がアンバラン
スにならないように、磁石５を適正に配置して図１に示
すごとき磁極を構成するようにした。
すべての磁石を以下の４群に分類する。 （１）第１群：Ｎ極で形状Ａのもの……６個×１６＝９６個 （２）第２群：Ｓ極で形状Ａのもの……６個×１６＝９６個 （３）第３群：Ｎ極で形状Ｂのもの……６個×１６＝９６個 （４）第４群：Ｓ極で形状Ｂのもの……６個×１６＝９６個 次に、各群の磁石について、それぞれオープンフラック
ス量の大きい順に並べ、１６個を１グループとしてそれ
ぞれ６グループ（Ａ〜Ｆグループ）に分類する。この様
子を示したのが図２である。
ープ単位で磁石のシャフリングを行う。具体的には、各
グループの磁石の順位をシフトする。磁石のシフト量
は、（１グループ当たりの磁石数）／（一群当たりのグ
ループ数）すなわち１６／６≒２．７により、２個また
は３個が考えられるが、次の手順３において、各グルー
プの同列（同一順位）にある６個の磁石のトータルフラ
ックス量（または平均フラックス量）のばらつきが小さ
いのはシフト量が３個の場合であるため、ここではシフ
ト量を３個とした。
ングの様子を示しており、ＡグループとＢグループとの
間、ＢグループとＣグループとの間、……というよう
に、磁石５の順位を３個ずつシフトさせている。なお、
理解を容易にするために、各グループ内の１６番目の磁
石と１番目の磁石との境界線を太線で示してある。この
手順２は、他の第２群〜第４群に対しても同様に行う。
各グループの同列にある６個の磁石を一組として、各組
のトータルフラックス量（または平均フラックス量）を
計算する。図４は、第１群を対象として手順３を適用し
た様子を示している。このとき、各組のトータルフラッ
クス量（または平均フラックス量）が大幅に相違するよ
うであれば手順２に戻り、磁石５のシフト量を適宜変更
する。そして、各組のトータルフラックス量（または平
均フラックス量）のばらつきが少ない方を採用する。こ
の手順３も、他の第２群〜第４群に対して同様に行う。
１に示した回転子４０の軸方向）にシャフリングを行
う。図５は第１群に対して軸方向のシャフリングを行っ
た様子を示しており、シャフリング前にＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆの順であったものが、シャフリング後はＡ，
Ｆ，Ｂ，Ｅ，Ｃ，Ｄの順に変更されている。具体的なシ
ャフリングの手順は、例えば、Ａはそのままの位置に据
え置き、残るＢ〜Ｆの中でもともと最右端にあったＦを
Ａの右側に置き、次にもともと最左端にあったＢをＦの
右側に置き、以下同様にしてもともとＦの左側にあった
ＥをＢの右側に置き、もともとＢの右側にあったＣをＥ
の右側に置き、最後にＤを最右端に移動させる。ここで
は、シャフリング後の最も右のグループ（グループＤ）
の磁石を鉄心の中心線側に配置するが、最も左のグルー
プの磁石を鉄心の中心線側に配置するようにしても良
い。この手順４も、他の第２群〜第４群に対して同様に
行う。以上までの操作で、各群ともにＡ〜Ｆグループに
属する６個の磁石からなる組が１６組できる。
極については第２群と第４群というように、Ｎ極、Ｓ極
に分けて考える。以下、手順５として、Ｎ極である第１
群と第３群の場合を図６に基づいて説明する。まず、横
方向の６個１組の磁石について、第１群はトータルフラ
ックス量（または平均フラックス量）の大きい順に、第
３群はトータルフラックス量（または平均フラックス
量）の小さい順に、横方向の６個１組の磁石を並べ替
え、第１群と第３群の横方向に対応する一組ずつを選択
して１極分の磁極（Ｎ極）を構成する。なお、図６では
並べ替えの基準をトータルフラックス量の大小にとって
いる。図６において、太線で囲まれた第１群の６個及び
第３群の６個の磁石が１極分のＮ極を構成し、例えば図
１における磁極１０Ｎ，２０Ｎ（両者で１極とする）に
相当する。
で、Ｓ極について第２群と第４群の磁石を対象として１
極分の磁極（Ｓ極）を構成する。すなわち、第２群はト
ータルフラックス量（または平均フラックス量）の大き
い順に、第４群はトータルフラックス量（または平均フ
ラックス量）の小さい順に、横方向の６個１組の磁石を
並べ替え、第２群と第４群の横方向に対応する一組ずつ
を選択して１極分のＳ極を構成する。これにより、例え
ば図１における磁極１０Ｓ，２０Ｓ（両者で１極とす
る）からなる１極分のＳ極が構成される。こうして選択
されたＮ極、Ｓ極の磁極を、各群のＤグループが隣り合
うように向きを変えてＮ極、Ｓ極を交互に配置すると、
図７のようになる。
３２個の磁極を回転子の外周面上に振り分ける。図８は
回転子４０の外周面上の磁極の配置を示しており、円周
上での磁束密度にアンバランスがあると、磁束密度の二
乗の差が偏心力となってしまう。そこで、Ｎ極、Ｓ極は
円周に沿って交互に配置されるため、まず各磁極につき
磁束密度の二乗を計算し、Ｎ極の中でその値が最も大き
い磁極とＳ極の中でその値が最も小さい磁極とを組み合
わせて１個の磁極ペアとし、以下、順番に組み合わせて
１６個の磁極ペアを作る。次に、各磁極ペアごとに磁束
密度の二乗を合算してその値が大きい順に１６個の磁極
ペアを並び替え、これらを第１ペア〜第１６ペアとして
図８のごとく軸対称で鉄心３０の外周面に順に配置して
いくことにより、回転子４０が構成される。
同期電動機の回転子に適用した場合を説明したが、本発
明は上記電動機における固定子や永久磁石同期発電機の
回転子、固定子にも適用可能である。
び磁極の配置方法をとることにより、個々の磁石の起磁
力のばらつきに起因する磁極間の磁束密度のアンバラン
スをなくすことができ、この種の回転機におけるコギン
グトルクの低減や、軸方向のスラスト力の相殺をより効
果的に行わせることができる。
ュー形状を示した図である。
量）の計算過程を示す図である。
示す図である。
示す図である。
説明図である。
の説明図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 永久磁石を有する磁極をスキューして界
磁を構成した永久磁石形回転機において、 複数個の磁石を４群に分類して同一個数の磁石からなる
第１群〜第４群を構成し、これらの各群ごとにオープン
フラックス量の大きさにより磁石を順に並べ替えると共
に、各群につき同一個数の磁石からなるグループを複数
構成する手順１と、 各群につき、各グループを構成する磁石をグループごと
に所定順位だけ順次シフトさせ、全グループを横に並べ
た際に各グループの同一順位にある磁石のフラックス量
が均等になるように操作する手順２と、 各群につき、各グループの同一順位にある磁石のフラッ
クス量を計算する手順３と、 各群につき、各グループを回転機の軸方向に沿って並び
替える手順４と、 手順４を経た第１群及び第３群について、磁石のフラッ
クス量の大小の序列が互いに逆になるように第１群及び
第３群を横に並べ、これらの第１群及び第３群に跨る横
方向一列の磁石をＮ極の磁極を構成する磁石として選択
する手順５と、 手順４を経た第２群及び第４群について、磁石のフラッ
クス量の大小の序列が互いに逆になるように第２群及び
第４群を横に並べ、これらの第２群及び第４群に跨る横
方向一列の磁石をＳ極の磁極を構成する磁石として選択
する手順６と、 手順５により構成されたＮ極の磁極、及び、手順６によ
り構成されたＳ極の磁極のそれぞれについて、Ｎ極の中
で磁束密度の二乗値が最も大きい磁極とＳ極の中で磁束
密度の二乗値が最も小さい磁極とを組み合わせて一つの
磁極ペアを構成し、次いで、Ｎ極の中で磁束密度の二乗
値がその次に大きい磁極とＳ極の中で磁束密度の二乗値
がその次に小さい磁極とを順次組み合わせて磁極ペアを
構成していき、これらの磁極ペアごとの磁束密度の二乗
値の合算値の大きさ順に磁極ペアを軸対称で円周上に配
置する手順７と、 により界磁磁極を構成することを特徴とする、永久磁石
形回転機における界磁磁極の構成方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の永久磁石形回転機におけ
る界磁磁極の構成方法において、 永久磁石形回転機が回転界磁形の永久磁石同期電動機で
あることを特徴とする、永久磁石形回転機における界磁
磁極の構成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00838597A JP3656685B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 永久磁石形回転機における界磁磁極の構成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00838597A JP3656685B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 永久磁石形回転機における界磁磁極の構成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10210718A true JPH10210718A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3656685B2 JP3656685B2 (ja) | 2005-06-08 |
Family
ID=11691758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00838597A Expired - Lifetime JP3656685B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 永久磁石形回転機における界磁磁極の構成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3656685B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005506819A (ja) * | 2001-09-26 | 2005-03-03 | バクームシュメルツェ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニ コマンディートゲゼルシャフト | シェル状磁石 |
| JP6088613B1 (ja) * | 2015-09-30 | 2017-03-01 | ファナック株式会社 | ロータにおける磁石の配置位置を学習する機械学習装置および方法ならびに該機械学習装置を備えたロータ設計装置 |
| KR20190135643A (ko) * | 2018-05-29 | 2019-12-09 | 인천대학교 산학협력단 | 영구자석형 전동기의 코깅토크 슬롯고조파 성분 저감을 위한 회전자 내 영구자석 조립 방법 |
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| WO2020244269A1 (zh) * | 2019-06-06 | 2020-12-10 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 磁极模块及用于永磁电机的转子 |
-
1997
- 1997-01-21 JP JP00838597A patent/JP3656685B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
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| US10103611B2 (en) | 2015-09-30 | 2018-10-16 | Fanuc Corporation | Machine learning apparatus and method for learning arrangement position of magnet in rotor and rotor design apparatus including machine learning apparatus |
| KR20190135643A (ko) * | 2018-05-29 | 2019-12-09 | 인천대학교 산학협력단 | 영구자석형 전동기의 코깅토크 슬롯고조파 성분 저감을 위한 회전자 내 영구자석 조립 방법 |
| JP2020078231A (ja) * | 2018-10-04 | 2020-05-21 | 日東電工株式会社 | 複数のモータ製品、モータ、モータ群、駆動装置、および磁石群 |
| WO2020244269A1 (zh) * | 2019-06-06 | 2020-12-10 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 磁极模块及用于永磁电机的转子 |
| US11888369B2 (en) | 2019-06-06 | 2024-01-30 | Beijing Goldwind Science & Creation Windpower Equipment Co., Ltd. | Magnetic pole module and rotor for permanent magnet generator |
Also Published As
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|---|---|
| JP3656685B2 (ja) | 2005-06-08 |
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