JPH11206046A - Permanent magnet motor and magnetizing method - Google Patents
Permanent magnet motor and magnetizing methodInfo
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- JPH11206046A JPH11206046A JP10004013A JP401398A JPH11206046A JP H11206046 A JPH11206046 A JP H11206046A JP 10004013 A JP10004013 A JP 10004013A JP 401398 A JP401398 A JP 401398A JP H11206046 A JPH11206046 A JP H11206046A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転子内部に永久
磁石を埋め込んだ永久磁石モータ及びその着磁方法に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet motor having a permanent magnet embedded inside a rotor and a method of magnetizing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】回転子内部に永久磁石を埋め込んだ永久
磁石モータ（以下、単にＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐ
ｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータと記す）は、
永久磁石によるマグネットトルクに加え回転子の突極性
に起因するリラクタンストルクを利用できるため、小型
で高効率なモータとして近年電気自動車の駆動用モータ
等に適用されている。そしてこのＩＰＭモータのトルク
特性を高めるために様々な技術が提案されている。例え
ば特開平８−３３１７８３号公報に示されるＩＰＭモー
タが知られており、同公報のＩＰＭモータにおいては、
１極あたりの永久磁石を回転子半径方向に２分割し、分
割された回転子外周側の永久磁石と回転子内周側永久磁
石との間に固定子巻線による磁束の通路が設けられてい
る。すなわち、ここでは前記磁束の通路を設けることに
よって、リラクタンストルクを増加させてＩＰＭモータ
のトルク特性を高める技術が示されている。2. Description of the Related Art A permanent magnet motor having a permanent magnet embedded inside a rotor (hereinafter simply referred to as IPM (Interior P)
ermanent Magnet) motor)
Since a reluctance torque resulting from the saliency of the rotor can be used in addition to the magnet torque by the permanent magnet, it has recently been applied to a drive motor of an electric vehicle as a small and highly efficient motor. Various techniques have been proposed to improve the torque characteristics of the IPM motor. For example, an IPM motor disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 8-331783 is known.
A permanent magnet per pole is divided into two in the radial direction of the rotor, and a magnetic flux path by a stator winding is provided between the divided permanent magnet on the outer peripheral side of the rotor and the permanent magnet on the inner peripheral side of the rotor. I have. That is, here, a technique is disclosed in which the passage of the magnetic flux is provided to increase the reluctance torque and enhance the torque characteristics of the IPM motor.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＩＰＭ
モータのトルク特性を高めるために、例えば磁極数すな
わち永久磁石の数を増やしたりすると、回転子の構成が
複雑化するという不都合が生じる。また磁極の永久磁石
の構成を上記公報に示されるようなものとすると、その
永久磁石の製造に手間がかかるという不都合が生じたり
する。それらはまた、モータ全体の構造を複雑化させた
り、その製造工程を増加させてしまう要因ともなってい
る。The above-mentioned IPM
If, for example, the number of magnetic poles, that is, the number of permanent magnets is increased in order to enhance the torque characteristics of the motor, there is a disadvantage that the configuration of the rotor becomes complicated. Further, if the configuration of the permanent magnet of the magnetic pole is as shown in the above-mentioned publication, there is a problem that it takes time to manufacture the permanent magnet. They are also factors that complicate the structure of the entire motor and increase the number of manufacturing steps.
【０００４】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、モータの構造を複雑化することなく容易にそ
のトルク特性を高めることのできる永久磁石モータ及び
その着磁方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a permanent magnet motor and a magnetizing method thereof capable of easily increasing the torque characteristics without complicating the structure of the motor. With the goal.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の永久磁石モータ
は、固定子の中央部に形成された空間に回転子を回転可
能に収容し、前記固定子には前記回転子を囲繞する複数
位置に複数相の巻線が配設される一方、前記回転子には
鉄心中心部とそれを囲繞する鉄心外周部との間に永久磁
石が配設された永久磁石モータにおいて、前記回転子
は、前記永久磁石から前記固定子に向かう磁束を同回転
子の回転方向へ偏倚させる偏倚手段を有して構成され
る。このような構成においては、永久磁石から発生して
前記巻線を貫通する磁束が偏倚手段によって回転子の回
転方向に偏倚されているため、マグネットトルクが最大
値をとる巻線電流の無負荷誘導起電力に対する位相角が
変化して、マグネットトルクが最大値をとる同位相角と
リラクタンストルクが最大値をとる同位相角との差が小
さくなる。そのとき、マグネットトルクとリラクタンス
トルクとによる合成トルクの最大値が増す。A permanent magnet motor according to the present invention rotatably accommodates a rotor in a space formed in a central portion of a stator, and the stator includes a plurality of positions surrounding the rotor. In a permanent magnet motor in which a permanent magnet is disposed between a core center portion and an outer peripheral portion of the iron core surrounding the core portion, while the plural-phase winding is disposed on the rotor, There is provided a biasing means for biasing the magnetic flux from the permanent magnet toward the stator in the rotation direction of the rotor. In such a configuration, since the magnetic flux generated from the permanent magnet and penetrating through the winding is biased in the rotating direction of the rotor by the biasing means, no-load induction of the winding current at which the magnet torque takes the maximum value. The phase angle with respect to the electromotive force changes, and the difference between the same phase angle at which the magnet torque takes the maximum value and the same phase angle at which the reluctance torque takes the maximum value decreases. At that time, the maximum value of the combined torque by the magnet torque and the reluctance torque increases.
【０００６】具体的には、前記偏倚手段は、前記永久磁
石及び前記固定子間に設けられるとともに同じく前記回
転子の回転軸方向に貫通してその固定子側端部が同回転
子の回転方向に対し前方に傾きを持つスリット状の第２
の貫通孔から構成される。この具体的構成においては、
空気が鉄心よりも透磁率が低いため、永久磁石から発生
した磁束は、第２の貫通孔の傾きに沿って、回転子の回
転方向に対して前方に偏倚する。Specifically, the biasing means is provided between the permanent magnet and the stator, and also penetrates in the direction of the rotation axis of the rotor, and has a stator-side end in the rotation direction of the rotor. The second slit-shaped inclined forward
Of through holes. In this specific configuration,
Since the air has a lower magnetic permeability than the iron core, the magnetic flux generated from the permanent magnet is biased forward in the rotation direction of the rotor along the inclination of the second through hole.
【０００７】さらに具体的には、前記第２の貫通孔のス
リット幅が前記回転子の鉄心中心部と鉄心外周部との間
にあって同回転子の回転軸方向に貫通するスリット状の
第１の貫通孔のスリット幅よりも狭く構成される。この
具体的構成においては、第２の貫通孔の幅を、低透磁率
部（第１の貫通孔）の幅より小さくすることによって、
第２の貫通孔が巻線のつくる磁界に与える影響が同第１
の貫通孔が与える影響より小さくなる。すなわち、第２
の貫通孔のリラクタンストルクに与える影響を小さくで
きる。More specifically, the slit width of the second through hole is between the central portion of the rotor core and the outer peripheral portion of the core, and the first slit-shaped slit penetrates in the rotation axis direction of the rotor. It is configured to be narrower than the slit width of the through hole. In this specific configuration, by making the width of the second through hole smaller than the width of the low magnetic permeability portion (the first through hole),
The effect of the second through hole on the magnetic field generated by the winding is the same as that of the first through hole.
Of the through hole. That is, the second
The effect of the through holes on the reluctance torque can be reduced.
【０００８】また、具体的に前記偏倚手段は、前記回転
子と前記固定子との間のギャップ幅について、前記永久
磁石の回転子回転方向前方のギャップ幅を第１のギャッ
プ幅、同永久磁石の回転子回転方向後方のギャップ幅を
第２のギャップ幅とするとき、（ 第１のギャップ幅
＜ 第２のギャップ幅 ）なる異なるギャップ幅をもっ
て構成される。この具体的構成においては、ギャップ幅
が小さいほど磁束が通り易いため、永久磁石から発生す
る磁束は、ギャップ幅の小さい方向に偏倚する。[0008] More specifically, the biasing means includes a first gap width, a gap width between the rotor and the stator, the gap width being in front of the permanent magnet in the rotor rotation direction. When the gap width at the rear of the rotor in the rotation direction is defined as the second gap width, (the first gap width)
<Second gap width). In this specific configuration, the smaller the gap width, the more easily the magnetic flux passes, so the magnetic flux generated from the permanent magnet is biased in the direction of the smaller gap width.
【０００９】さらに具体的には、前記回転子は、前記第
２のギャップ幅を確保すべくその対応する外周面がその
回転軸方向に沿って削り取られた偏平部を有して構成さ
れる。この具体的構成によれば、上記（ 第１のギャッ
プ幅 ＜ 第２のギャップ幅）なる異なるギャップ幅を
容易に構成できる。[0009] More specifically, the rotor has a flat portion whose corresponding outer peripheral surface is cut along the rotation axis direction to secure the second gap width. According to this specific configuration, it is possible to easily configure different gap widths as described above (first gap width <second gap width).
【００１０】また、具体的に前記偏倚手段は、前記回転
子に対する前記永久磁石の偏倚した配設をもって構成さ
れる。この具体的構成においては、回転子に対して永久
磁石が偏倚して配設されるため、その偏倚に対応して永
久磁石から発生する磁束も回転子の回転方向に対して前
方に偏倚する。[0010] More specifically, the biasing means is constituted by a biased arrangement of the permanent magnet with respect to the rotor. In this specific configuration, since the permanent magnet is disposed so as to be deviated with respect to the rotor, the magnetic flux generated from the permanent magnet also deviates forward with respect to the rotation direction of the rotor in accordance with the deviation.
【００１１】さらに具体的には、前記回転子の各磁極は
各々形状の異なる二個の永久磁石によって形成され、そ
れら各磁極を形成する二個の永久磁石が前記固定子側に
向かって開いたＶ字状を成すように偏倚して配設され
る。この具体的構成においては、回転子の各磁極におい
て二個の永久磁石が偏倚して配設されるため、その偏倚
に対応して永久磁石から発生する磁束は、より好適に回
転子の回転方向に対して前方に偏倚する。More specifically, each magnetic pole of the rotor is formed by two permanent magnets having different shapes, and the two permanent magnets forming each magnetic pole are opened toward the stator. It is arranged so as to be deviated so as to form a V-shape. In this specific configuration, since two permanent magnets are arranged so as to be deviated at each magnetic pole of the rotor, the magnetic flux generated from the permanent magnets in accordance with the deviation is more preferably in the rotational direction of the rotor. To the front.
【００１２】また、具体的に前記偏倚手段は、前記回転
子のＮ極を形成する永久磁石にあっては同回転子の回転
方向前方に傾斜し、前記回転子のＳ極を形成する永久磁
石にあっては同回転子の回転方向後方に傾斜する磁化方
向の偏倚をもって構成される。この具体的構成において
は、永久磁石から発生する磁束は、永久磁石の磁化方向
に傾いて発生するため、回転子の回転方向に対して前方
または後方に偏倚する。More specifically, in the permanent magnet forming the N pole of the rotor, the biasing means is inclined forward in the rotational direction of the rotor, and forms a permanent magnet forming the S pole of the rotor. Is configured with a deviation of the magnetization direction inclined rearward in the rotation direction of the rotor. In this specific configuration, since the magnetic flux generated from the permanent magnet is generated in a direction inclined to the magnetization direction of the permanent magnet, the magnetic flux is biased forward or backward with respect to the rotation direction of the rotor.
【００１３】また、本発明の永久磁石モータの着磁方法
は、固定子の中央部に形成された空間に回転子を回転可
能に収容し、前記固定子には前記回転子を囲繞する複数
位置に複数相の巻線が配設される一方、前記回転子には
鉄心中心部とそれを囲繞する鉄心外周部との間に永久磁
石が配設される永久磁石モータの、前記永久磁石に着磁
を行う方法であって、前記回転子のＮ極を形成する永久
磁石についてはその磁化方向が同回転子の回転方向前方
に傾斜するように着磁し、前記回転子のＳ極を形成する
永久磁石についてはその磁化方向が同回転子の回転方向
後方に傾斜するように着磁することを特徴とする。この
方法において着磁された永久磁石から発生する磁束は、
永久磁石の磁化方向に傾いて発生するため、回転子の回
転方向に対して前方または後方に偏倚する。In the method of magnetizing a permanent magnet motor according to the present invention, the rotor is rotatably housed in a space formed at the center of the stator, and the stator has a plurality of positions surrounding the rotor. In the permanent magnet motor, a permanent magnet is provided between a core portion of the rotor and an outer peripheral portion of the iron core surrounding the core portion, and the rotor is attached to the permanent magnet. A method of magnetizing, wherein the permanent magnet forming the north pole of the rotor is magnetized so that its magnetization direction is inclined forward in the rotation direction of the rotor to form the south pole of the rotor. The permanent magnet is characterized in that it is magnetized such that its magnetization direction is inclined backward in the rotation direction of the rotor. The magnetic flux generated from the permanent magnet magnetized in this method is
Since it is generated inclining in the magnetization direction of the permanent magnet, it is deviated forward or backward with respect to the rotation direction of the rotor.
【００１４】具体的には、前記回転子の鉄心外周部に同
回転子の回転軸方向に貫通する貫通孔を設ける工程と、
前記永久磁石への着磁時、該貫通孔に回転子固定治具を
挿入して同治具を前記回転子の外部で固定する工程と、
前記永久磁石への着磁後、前記回転子固定治具を前記貫
通孔から離脱せしめるとともに、同貫通孔を高透磁率材
料にて充填する工程とを備える。この具体的方法におい
ては、永久磁石への着磁時、回転子の固定が回転子出力
軸の固定による他、前記回転子固定治具を用いて行うこ
とができ、前記磁化方向を傾斜させる着磁が好適に行わ
れる。Specifically, a step of providing a through hole in the outer periphery of the iron core of the rotor in the direction of the rotation axis of the rotor;
At the time of magnetizing the permanent magnet, a step of inserting a rotor fixing jig into the through hole and fixing the jig outside the rotor,
Removing the rotor fixing jig from the through hole after the permanent magnet is magnetized, and filling the through hole with a high magnetic permeability material. In this specific method, when the permanent magnet is magnetized, the rotor can be fixed not only by fixing the rotor output shaft, but also by using the rotor fixing jig, so that the magnetizing direction is inclined. Magnetization is preferably performed.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】（ＩＰＭモータのトルク）実施の
形態の説明の前にＩＰＭモータのトルクについて説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Torque of IPM Motor) Before describing the embodiment, the torque of an IPM motor will be described.
【００１６】突極性モータのトルクは、ｄ−ｑ軸座標を
用いたモータの出力式（省略）から一般に下式のように
導き出される。 Ｔ ＝ Ｐn Φa Ｉq ＋ Ｐn （Ｌd −Ｌq ）Ｉd Ｉq ・・・・・ （１） ここで、Ｐn は極対数、Φa は永久磁石による電機子鎖
交磁束、Ｉd ，Ｉq はそれぞれ電機子（巻線）電流Ｉの
ｄ，ｑ軸成分、Ｌd ，Ｌq はそれぞれｄ，ｑ軸インダク
タンスを表わす。[0016] The torque of the saliency motor is generally derived from the motor output equation using the dq axis coordinates (omitted) as follows. T = PnΦaIq + Pn (Ld−Lq) IdIq (1) where Pn is the number of pole pairs, Φa is armature linkage flux by a permanent magnet, and Id and Iq are armature (winding), respectively. Line) The d and q axis components of the current I, Ld and Lq represent the d and q axis inductances, respectively.
【００１７】上記（１）式において、第１項がマグネッ
トトルク、第２項がリラクタンストルクに相当する。す
なわち、回転子が突極性を有するモータにおいては、巻
線による磁気回路のｄ軸（鎖交磁束Φa の方向）方向の
磁気抵抗とｑ軸（極間方向）方向の磁気抵抗が異なるた
め、ｄ軸インダクタンスＬd とｑ軸インダクタンスＬq
に差が生じ、上記（１）式の（Ｌd −Ｌq ）がゼロとな
らずリラクタンストルクが発生する。なお、このリラク
タンストルクは、鎖交磁束Φa に関係なく、すなわち界
磁がなくても発生する。また、通常の突極性モータにお
いてはＬd ＞Ｌq となるが、前記ＩＰＭモータにおいて
は、一般にＬd ＜Ｌq となり逆突極性を示す。In the above equation (1), the first term corresponds to the magnet torque, and the second term corresponds to the reluctance torque. That is, in a motor in which the rotor has saliency, since the magnetic resistance of the magnetic circuit formed by the windings in the d-axis (direction of linkage flux Φa) and the q-axis (interpole direction) is different, d Shaft inductance Ld and q-axis inductance Lq
(Ld-Lq) in the above equation (1) does not become zero, and a reluctance torque is generated. This reluctance torque is generated irrespective of the interlinkage magnetic flux Φa, that is, even without a field. Further, in a normal saliency motor, Ld> Lq, but in the IPM motor, Ld <Lq is generally satisfied, indicating a reverse saliency.
【００１８】また、ｄ−ｑ座標軸上でｑ軸（鎖交磁束Φ
a により発生する無負荷誘導起電力Ｅ0 のベクトル方
向）からの電機子電流Ｉの進み角（以下、電流位相差角
と記す）をθとして、ＩＰＭモータにおける鎖交磁束Φ
a 、電機子電流Ｉ等を同ｄ−ｑ座標軸上に示すと図１２
のようになる。なお、同図１２においてｄ軸が鎖交磁束
Φa のベクトル方向とされる。On the dq coordinate axis, the q axis (linkage flux Φ
a, the leading angle of the armature current I from the no-load induced electromotive force E 0 generated by the a
a and the armature current I are shown on the dq coordinate axes in FIG.
become that way. In FIG. 12, the d-axis is the vector direction of the linkage flux Φa.
【００１９】そして、 Ｉd ＝−Ｉｓｉｎθ， Ｉq ＝Ｉｃｏｎθ とし、それぞれを上記（１）式に代入してマグネットト
ルクＴｍ及びリラクタンストルクＴｒを前記電流位相差
角θの関数として書き換えると下式となる。 Ｔｍ＝ Ｐn Φa Ｉｃｏｎθ ・・・・・ （２） Ｔｒ＝ １／２｛Ｐn （Ｌq −Ｌd ）Ｉ2 ｓｉｎ２θ｝ ・・・・・ （３） この（２）式及び（３）式に基づき、マグネットトルク
Ｔｍ，リラクタンストルクＴｒ及びそれらを加算した合
成トルクＴを前記電流位相差角θをパラメータとして図
示すると図１３のようになる。When Id = -Isinθ and Iq = Iconθ, and these are substituted into the above equation (1), and the magnet torque Tm and the reluctance torque Tr are rewritten as functions of the current phase difference angle θ, the following equation is obtained. Tm = PnΦa Icon θ (2) Tr =＝ {Pn (Lq−Ld) I 2 sin2θ} (3) Based on the equations (2) and (3), FIG. 13 shows the magnet torque Tm, the reluctance torque Tr, and the combined torque T obtained by adding them, using the current phase difference angle θ as a parameter.
【００２０】同図１３に示されるように、マグネットト
ルクＴｍは、電流位相差角θが０°すなわち電機子電流
Ｉと無負荷誘導起電力Ｅ0 とが同相のとき最大値Ｍmax
をとり、一方リラクタンストルクＴｒは、同位相差角θ
が４５°のとき最大値Ｒmaxをとることから、その合成
トルクＴは、同位相差角θが２５°近傍においてその最
大値Ｔmax をとる。そしてこの合成トルクの最大値Ｔma
x は、マグネットトルクの最大値Ｍmax より大きいもの
となる。As shown in FIG. 13, the magnet torque Tm has a maximum value Mmax when the current phase difference angle θ is 0 °, that is, when the armature current I and the no-load induced electromotive force E 0 are in phase.
While the reluctance torque Tr is equal to the phase difference angle θ.
Takes a maximum value Rmax when is 45 °, the resultant torque T takes its maximum value Tmax when the phase difference angle θ is near 25 °. And the maximum value Tma of this combined torque
x is larger than the maximum value Mmax of the magnet torque.
【００２１】このように、ＩＰＭモータにおいてはその
合成トルクＴは前記電流位相差角θにより変化するた
め、この電流位相差角θをインバータ等により適宜制御
して、例えば常に合成トルクの最大値Ｔmax で運転する
最大トルク制御等が行われている。As described above, in the IPM motor, the combined torque T changes according to the current phase difference angle θ. Therefore, the current phase difference angle θ is appropriately controlled by an inverter or the like to always obtain, for example, the maximum value Tmax of the combined torque. And the maximum torque control, etc., which is operated by the motor.
【００２２】以下、本発明の実施の形態につき、図面に
沿って具体的に説明する。 （第１の実施の形態）本実施の形態における永久磁石モ
ータ（ＩＰＭモータ）は、図１及び図２に示すように、
円筒状の固定子２の中央部に形成された空間に、円柱状
の回転子１が回転可能に収容されている。Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. (First Embodiment) As shown in FIGS. 1 and 2, a permanent magnet motor (IPM motor) in
A cylindrical rotor 1 is rotatably accommodated in a space formed in the center of a cylindrical stator 2.
【００２３】固定子２は円環状の固定子鉄心２１の内周
面に回転子１を包囲し、同固定子２には回転子１の回転
軸方向に貫通する２４個のスロット２２ａ、２３ａ、２
４ａ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂが各２個ずつ等間隔に繰
り返し凹設されている。そして、Ｕ相スロット２２ａ，
２２ｂ、Ｖ相スロット２３ａ，２３ｂ、Ｗ相スロット２
４ａ，２４ｂに、Ｕ相巻線３２、Ｖ相巻線３３、Ｗ相巻
線３４が夫々回転子１の回転軸と平行に配置されてい
る。The stator 2 surrounds the rotor 1 on the inner peripheral surface of an annular stator core 21. The stator 2 has 24 slots 22 a, 23 a, which penetrate in the direction of the rotation axis of the rotor 1. 2
4a, 22b, 23b, and 24b are repeatedly provided at regular intervals two by two. Then, the U-phase slot 22a,
22b, V-phase slots 23a and 23b, W-phase slot 2
A U-phase winding 32, a V-phase winding 33, and a W-phase winding 34 are arranged in parallel to the rotation axis of the rotor 1 at 4 a and 24 b, respectively.
【００２４】一方、回転子１の中心部には、出力軸３が
貫通固定され、また、その外側には、出力軸３を包囲し
て幅３mmの長方形の断面形状を有する４枚の永久磁石５
が固定されている。各永久磁石５は回転子１の径方向に
着磁され、隣り合う永久磁石５の着磁方向は、互いに逆
方向となっている。各永久磁石５で囲まれた部分に鉄心
中央部１１が形成されている。各永久磁石５の両端から
回転子１の外周に向かってほぼ放射状に空隙１６が形成
され、その空隙１６は、回転子１の軸方向に伸びてい
る。隣接する空隙１６は平行をなしている。そして、永
久磁石５、空隙１６により囲まれた部分に鉄心外周部１
４が形成されている。On the other hand, an output shaft 3 is fixedly inserted through the center of the rotor 1, and four permanent magnets surrounding the output shaft 3 and having a rectangular cross section of 3 mm in width surround the output shaft 3. 5
Has been fixed. Each permanent magnet 5 is magnetized in the radial direction of the rotor 1, and the magnetizing directions of the adjacent permanent magnets 5 are opposite to each other. An iron core central portion 11 is formed in a portion surrounded by each permanent magnet 5. A gap 16 is formed substantially radially from both ends of each permanent magnet 5 toward the outer periphery of the rotor 1, and the gap 16 extends in the axial direction of the rotor 1. Adjacent gaps 16 are parallel. The portion surrounded by the permanent magnet 5 and the air gap 16 has an outer peripheral portion 1 of the iron core.
4 are formed.
【００２５】また、各永久磁石５の両端に設けられた空
隙１６は、その永久磁石５から発生した磁束が空隙１６
を通過して外側に漏洩する漏洩磁束を減少させるため
に、永久磁石５と同じ幅３mmに形成されている。永久磁
石５の透磁率は、ほぼ真空透磁率に等しいため、この空
隙１６と各永久磁石５とによって、４個の低透磁率部が
構成される。The gaps 16 provided at both ends of each of the permanent magnets 5 are provided with a magnetic flux generated from the permanent magnets 5.
In order to reduce the leakage magnetic flux leaking outside through the gap, the width of the permanent magnet 5 is set to 3 mm. Since the magnetic permeability of the permanent magnet 5 is substantially equal to the vacuum magnetic permeability, the air gap 16 and each of the permanent magnets 5 constitute four low magnetic permeability portions.
【００２６】鉄心外周部１４には、偏倚手段として貫通
孔１７が回転子１の軸方向に透設されている。貫通孔１
７は、回転子１の出力軸３とは直交する断面にて、幅
０．３mmの細長いスリット形状を有するとともに、固定
子２側の端部が回転子１の回転方向に対して前方に所定
の傾斜角にて傾斜している。なお、この貫通孔１７の傾
斜角は実験等により決定される。A through hole 17 is formed in the outer peripheral portion 14 of the iron core as a biasing means so as to extend in the axial direction of the rotor 1. Through hole 1
Reference numeral 7 is a cross section orthogonal to the output shaft 3 of the rotor 1, has an elongated slit shape with a width of 0.3 mm, and has an end on the stator 2 side predetermined in front with respect to the rotation direction of the rotor 1. At an inclination angle of. The angle of inclination of the through hole 17 is determined by an experiment or the like.
【００２７】この貫通孔１７は、鉄心外周部１４の他の
領域と比較して透磁率が低いため、磁束が通り難い。従
って、永久磁石５から発生した磁束は、図３に示すよう
に、貫通孔１７の傾斜に沿って、矢印Ｒで示す回転子１
の回転方向( 図示右側) に偏倚する。これにより、永久
磁石５から発生する磁束による磁気的中心（最も磁束の
集中する部分）は、鉄心外周部１４の中心から回転子１
の回転方向に対して前方に移動する。本実施の形態の場
合、同磁気的中心は、Ｕ相巻線３２とＶ相巻線３３との
ほぼ中間であって、鉄心外周部１４の中心から機械角で
所定角度（以下、偏倚角という）α、例えば１５度ずれ
た位置にある。Since the magnetic permeability of the through hole 17 is lower than that of the other region of the iron core outer peripheral portion 14, it is difficult for the magnetic flux to pass therethrough. Accordingly, as shown in FIG. 3, the magnetic flux generated from the permanent magnet 5 moves along the inclination of the through hole 17 to the rotor 1 indicated by the arrow R.
In the rotation direction (right side in the figure). As a result, the magnetic center (the portion where the magnetic flux is most concentrated) due to the magnetic flux generated from the permanent magnet 5 moves from the center of the iron core outer peripheral portion 14 to the rotor 1.
Move forward with respect to the direction of rotation. In the case of the present embodiment, the magnetic center is substantially intermediate between the U-phase winding 32 and the V-phase winding 33, and is a predetermined mechanical angle (hereinafter, referred to as a deviation angle) from the center of the iron core outer peripheral portion 14. A), for example, at a position shifted by 15 degrees.
【００２８】また、巻線による磁気回路のｄ軸方向の磁
気抵抗が永久磁石５（低透磁率）の存在によりｑ軸方向
の磁気抵抗に比べ大きくなる。そのため、上述したよう
に、ｄ軸インダクタンスＬd とｑ軸インダクタンスＬq
に差が生じ、上記（３）式の（Ｌq −Ｌd ）がゼロとな
らずリラクタンストルクが発生する。なおその際、貫通
孔１７による影響はほとんどない。Further, the magnetic resistance in the d-axis direction of the magnetic circuit formed by the winding becomes larger than the magnetic resistance in the q-axis direction due to the presence of the permanent magnet 5 (low magnetic permeability). Therefore, as described above, the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq
(Lq-Ld) in the above equation (3) does not become zero, and a reluctance torque is generated. At this time, there is almost no effect of the through hole 17.
【００２９】次に、このように構成される本実施の形態
における永久磁石モータの動作を説明する。上記永久磁
石モータにおいて、前記巻線に対して電気角で１２０°
位相の異なる三相交流電流を供給すると、図１及び図３
の矢印Ｒに示す方向に回転磁界が生じ、この回転磁界に
つられ回転子１も同様に矢印Ｒ方向に回転する。その毎
秒当たりの回転数は、回転子１が４極構成のため電流周
波数の半分となり、例えば電流周波数が５０Ｈｚの場
合、同回転数は２５回転／秒となる。Next, the operation of the permanent magnet motor thus configured according to the present embodiment will be described. In the permanent magnet motor, the electrical angle is 120 ° with respect to the winding.
When three-phase alternating currents having different phases are supplied, FIGS.
A rotating magnetic field is generated in the direction indicated by the arrow R, and the rotor 1 is similarly rotated in the direction of the arrow R following the rotating magnetic field. The number of rotations per second is half the current frequency because the rotor 1 has a four-pole configuration. For example, when the current frequency is 50 Hz, the number of rotations is 25 rotations / second.
【００３０】ところで本実施の形態においては、上述し
たように、永久磁石５から発生した磁束Φａ’が機械角
で１５（α）度回転子１の回転方向に偏倚されている。
そのため、図３に示すように、機械的ｄ’−ｑ’座標軸
は同ｄ−ｑ座標軸とα度の角度を保った状態で時間的に
早く回転する。これを前記電気的ｄ−ｑ座標軸上で示す
と図４のようになる。すなわち、同図４に示すように、
磁束Φａ’のベクトル方向は電気角で３０（２α）°ｄ
軸からｑ軸側に進角したｄ’軸方向となる。また、無負
荷誘導起電力Ｅ0 ’のベクトル方向も同様にｑ軸から２
α°（電気角）進角したｄ’軸方向となる。そのため、
前記マグネットトルクＴｍを示す（２）式は下式とな
る。In the present embodiment, as described above, the magnetic flux Φa ′ generated from the permanent magnet 5 is deviated in the direction of rotation of the rotor 1 by 15 (α) degrees in mechanical angle.
Therefore, as shown in FIG. 3, the mechanical d'-q 'coordinate axis rotates earlier in time while maintaining an angle of α degrees with the d-q coordinate axis. FIG. 4 shows this on the electric dq coordinate axis. That is, as shown in FIG.
The vector direction of the magnetic flux Φa ′ is an electrical angle of 30 (2α) ° d.
It is the d'-axis direction advanced from the axis to the q-axis side. Similarly, the vector direction of the no-load induced electromotive force E 0 ′ is 2 degrees from the q axis.
It is the d 'axis direction advanced by α ° (electric angle). for that reason,
The expression (2) indicating the magnet torque Tm is as follows.
【００３１】 Ｔｍ’＝ Ｐn Φa Ｉｑ’ ＝ Ｐn Φa Ｉｃｏｎ（θ−２α） ・・・・・ （２）’ このとき、前記したようにリラクタンストルクＴｒは、
磁束Φａ’によらないため、リラクタンストルクＴｒを
示す（３）式は変化しない。Tm ′ = PnΦaIq ′ = PnΦaIcon (θ−2α) (2) ′ At this time, as described above, the reluctance torque Tr is
Since it does not depend on the magnetic flux Φa ′, the expression (3) indicating the reluctance torque Tr does not change.
【００３２】この（２）’式及び（３）式に基づき、マ
グネットトルクＴｍ’，リラクタンストルクＴｒ及びそ
れらを加算した合成トルクＴ’を前記電流位相差角θを
パラメータとして図示すると図５のようになる。Based on the equations (2) ′ and (3), the magnet torque Tm ′, the reluctance torque Tr, and the combined torque T ′ obtained by adding them are shown by using the current phase difference angle θ as a parameter as shown in FIG. become.
【００３３】同図５に示すように、マグネットトルクＴ
ｍ’を示す線図は、従来のマグネットトルクＴｍを示す
線図（図１３）を２α°（３０°）だけ同図５において
右側にシフトさせたものとなり、マグネットトルクＴ
ｍ’が最大値Ｍmax をとるのは、前記電流位相差角θが
同２α°のところとなる。従って、マグネットトルクＴ
ｍ’が最大値Ｍmax をとる電流位相差角θとリラクタン
ストルクＴｒが最大値Ｒmax をとる電流位相差角θとの
位相差が１５°（４５°−３０°）となり、従来の同位
相差４５°より位相差が狭まる。そして、電流位相差角
θが（３０°〜４５°）の間で、合成トルクＴ’は最大
値Ｔ’max となる。このとき、同合成トルクの最大値
Ｔ’max は従来の合成トルクＮの最大値Ｔmax より大き
くなる。As shown in FIG. 5, the magnet torque T
The diagram showing m ′ is a diagram showing the conventional magnet torque Tm (FIG. 13) shifted by 2α ° (30 °) to the right in FIG.
m ′ takes the maximum value Mmax when the current phase difference angle θ is 2α °. Therefore, the magnet torque T
The phase difference between the current phase difference angle θ at which m ′ takes the maximum value Mmax and the current phase difference angle θ at which the reluctance torque Tr takes the maximum value Rmax is 15 ° (45 ° −30 °), and the conventional phase difference 45 ° The phase difference becomes narrower. Then, when the current phase difference angle θ is between (30 ° and 45 °), the combined torque T ′ has the maximum value T′max. At this time, the maximum value T'max of the combined torque becomes larger than the conventional maximum value Tmax of the combined torque N.
【００３４】そして、前記したように、インバータ等に
より電流位相差角θを合成トルクＴ’が最大値Ｔ’max
となる角度に制御すれば、常に合成トルクの最大値Ｔ'm
axで永久磁石モータを運転することができる。Then, as described above, the combined torque T 'is set to the maximum value T'max
, The maximum value of the composite torque T'm
ax can operate the permanent magnet motor.
【００３５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば以下の効果が得られるようになる。 ・本実施の形態によれば、マグネットトルクＴｍ’とリ
ラクタンストルクＴｒとによる合成トルクＴ’の最大値
Ｔ’max を増加させることができる。すなわち、マグネ
ットトルクＴｍ’とリラクタンストルクＴｒとの利用効
率を向上させて永久磁石モータのトルク特性を高めるこ
とができる。しかもそれが、何らそのための機能部品を
別途設けることなく、単に回転子の鉄心外周部１４に貫
通孔１７を設けるという簡単な構成により可能となる。 （第２の実施の形態）本実施の形態においては、前記回
転子１の各鉄心外周部１４と固定子鉄心２１との間のギ
ャップ幅を変化させることによって、永久磁石５から固
定子鉄心２に向かう磁束を、鉄心外周部１４の中心より
回転子１の回転方向へ偏倚させて第１の実施の形態と同
様に合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増加させる場合
について説明する。なお、第１の実施の形態と同一の構
成については、同一符号を付しその説明を省略する。As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. According to the present embodiment, the maximum value T'max of the combined torque T 'based on the magnet torque Tm' and the reluctance torque Tr can be increased. That is, the utilization efficiency of the magnet torque Tm ′ and the reluctance torque Tr can be improved, and the torque characteristics of the permanent magnet motor can be improved. Moreover, this can be achieved by a simple configuration in which the through hole 17 is simply provided in the outer peripheral portion 14 of the iron core of the rotor without separately providing any functional component for that purpose. (Second Embodiment) In this embodiment, by changing the gap width between each core outer peripheral portion 14 of the rotor 1 and the stator core 21, the permanent magnet 5 The case where the maximum value T'max of the combined torque T 'is increased in the same manner as in the first embodiment by deviating the magnetic flux heading toward the rotor 1 from the center of the iron core outer peripheral portion 14 in the rotation direction of the rotor 1 will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００３６】図６に示すように、各永久磁石５からみ
て、回転子１の回転方向前方のギャップ６ａの幅を０．
３mm、同回転方向後方のギャップ６ｂの幅を最大０．６
mmとなるように鉄心外周部１４の一部を切削すると、ギ
ャップ幅の広いギャップ６ｂより狭いギャップ６ａの方
を磁束が通り易いため、永久磁石５から発生する磁束
は、同ギャップ６ａ側に偏倚する。このため、永久磁石
５から発生する磁束は、鉄心外周部１４の中心から回転
子１の回転方向に所定角度、例えば１５度だけ偏倚す
る。As shown in FIG. 6, when viewed from each of the permanent magnets 5, the width of the gap 6a in the rotation direction of the rotor 1 is set to 0.
3mm, the width of the gap 6b at the rear of the same rotation direction is up to 0.6
When a part of the iron core outer peripheral portion 14 is cut so as to have a diameter of 0.05 mm, the magnetic flux generated from the permanent magnet 5 is biased toward the gap 6a because the magnetic flux is more likely to pass through the narrow gap 6a than the wide gap 6b. I do. For this reason, the magnetic flux generated from the permanent magnet 5 deviates from the center of the iron core outer peripheral portion 14 by a predetermined angle, for example, 15 degrees in the rotation direction of the rotor 1.
【００３７】一方、回転子１及び固定子鉄心２１間のギ
ャップ６ｂの幅をギャップ６ａの幅より大きくしたこと
によりｄ軸及びｑ軸方向の磁気抵抗は大きくなるが、同
ｄ軸及びｑ軸方向の磁気抵抗の差、すなわちｄ軸インダ
クタンスＬd 及びｑ軸インダクタンスＬq の差（Ｌd −
Ｌq ）には変化がない。従って、リラクタンストルクＴ
ｒはギャップ幅の変化によって影響されない。On the other hand, when the width of the gap 6b between the rotor 1 and the stator core 21 is made larger than the width of the gap 6a, the magnetic resistance in the d-axis and q-axis directions is increased. , Ie, the difference between the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq (Ld−
Lq) does not change. Therefore, the reluctance torque T
r is not affected by changes in gap width.
【００３８】従って、本実施の形態によれば第１の実施
の形態と同様に以下の効果が得られるようになる。 ・本実施の形態によれば、永久磁石５から発生する磁束
の回転子１の回転方向への偏倚（α度）により、前記マ
グネットトルクＴｍ’とリラクタンストルクＴｒとによ
る合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増加させることが
できる。すなわち、マグネットトルクＴｍ’とリラクタ
ンストルクＴｒとの利用効率を向上させて永久磁石モー
タのトルク特性を高めることができる。しかもそれが、
何らそのための機能部品を別途設けることなく、単に回
転子１及び固定子鉄心２１間のギャップを変化させると
いう簡単な構成により可能となる。 （第３の実施の形態）本実施の形態においては、前記回
転子１に配設された永久磁石の磁化方向を回転子１の回
転方向に傾斜させることによって、永久磁石から固定子
鉄心２１に向かう磁束を、鉄心外周部１４の中心より回
転子１の回転方向へ偏倚させて第１の実施の形態と同様
に合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増加させる場合に
ついて説明する。また、永久磁石の磁化方向を傾斜させ
る同永久磁石の着磁方法についても説明する。なお、第
１の実施の形態と同一の構成については、同一符号を付
しその説明を省略する。Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained as in the first embodiment. According to the present embodiment, the maximum value of the combined torque T ′ due to the magnet torque Tm ′ and the reluctance torque Tr due to the deviation (α degrees) of the magnetic flux generated from the permanent magnet 5 in the rotation direction of the rotor 1. T'max can be increased. That is, the utilization efficiency of the magnet torque Tm ′ and the reluctance torque Tr can be improved, and the torque characteristics of the permanent magnet motor can be improved. And that is,
This can be achieved by a simple configuration in which the gap between the rotor 1 and the stator core 21 is simply changed without separately providing any functional component for that purpose. (Third Embodiment) In the present embodiment, the magnetization direction of the permanent magnet provided in the rotor 1 is tilted in the rotation direction of the rotor 1 so that the permanent magnet is A case will be described in which the heading magnetic flux is deviated from the center of the iron core outer peripheral portion 14 in the rotation direction of the rotor 1 to increase the maximum value T'max of the combined torque T 'as in the first embodiment. Further, a method of magnetizing the permanent magnet for inclining the magnetization direction of the permanent magnet will also be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００３９】図７に示すように、回転子１に配設された
永久磁石５１の磁化方向を回転子１の回転方向に対して
前方に傾斜させると、永久磁石５１から発生する磁束は
永久磁石５１の磁化方向に傾斜して発生するため、同磁
束は回転子１の回転方向に所定角度、例えば１５度だけ
偏倚する。As shown in FIG. 7, when the magnetization direction of the permanent magnet 51 disposed on the rotor 1 is inclined forward with respect to the rotation direction of the rotor 1, the magnetic flux generated from the permanent magnet 51 becomes permanent magnet. Since the magnetic flux is generated at an inclination in the magnetization direction 51, the magnetic flux is deviated by a predetermined angle, for example, 15 degrees, in the rotation direction of the rotor 1.
【００４０】一方、永久磁石５１の磁化方向を変化させ
ても巻線による磁気回路の磁気抵抗が変化しないため、
すなわちインダクタンスが変化しないため、リラクタン
ストルクＴｒは、同磁化方向の変化によって影響されな
い。On the other hand, even if the magnetization direction of the permanent magnet 51 is changed, the magnetic resistance of the magnetic circuit formed by the winding does not change.
That is, since the inductance does not change, the reluctance torque Tr is not affected by the change in the magnetization direction.
【００４１】従って、第１の実施の形態と同様に永久磁
石５１から発生する磁束の回転子１の回転方向への偏倚
により、前記マグネットトルクＴｍ’とリラクタンスト
ルクＴｒとによる合成トルクＴ’の最大値Ｔ’max を増
加させることができる。すなわち、マグネットトルクＴ
ｍ’とリラクタンストルクＴｒとの利用効率を向上させ
て永久磁石モータのトルク特性を高めることができる。
しかもそれが、何らそのための機能部品を別途設けるこ
となく、単に永久磁石５１の磁化方向を変化させるとい
う簡単な構成により可能となる。Accordingly, as in the first embodiment, the magnetic flux generated from the permanent magnet 51 is biased in the rotation direction of the rotor 1 so that the combined torque T ′ due to the magnet torque Tm ′ and the reluctance torque Tr is maximized. The value T'max can be increased. That is, the magnet torque T
It is possible to improve the utilization efficiency of m ′ and the reluctance torque Tr, thereby improving the torque characteristics of the permanent magnet motor.
Moreover, this can be achieved by a simple configuration in which the magnetization direction of the permanent magnet 51 is simply changed without separately providing any functional component therefor.
【００４２】なお、図８に示すように、永久磁石５１
は、一般的に使用される磁化装置９において、等間隔に
配置された４個の着磁端子９１に対して、永久磁石５１
と着磁端子９１とが対向する位置から回転子１の回転方
向に対して前方にずらして回転子１を配置することによ
って得られる。例えば、回転子１の回転方向に対して前
方にα度ずらした場合、永久磁石５１の着磁方向は、回
転子の径方向から回転子１の回転方向に対して前方にα
度傾くことになる。Note that, as shown in FIG.
In the commonly used magnetizing device 9, four permanent magnetized terminals 91 arranged at equal intervals correspond to permanent magnets 51.
This is obtained by disposing the rotor 1 so as to be displaced forward with respect to the rotation direction of the rotor 1 from a position where the rotor 1 and the magnetized terminal 91 face each other. For example, when the permanent magnet 51 is shifted forward by α degrees with respect to the rotation direction of the rotor 1, the magnetization direction of the permanent magnet 51 becomes α forward from the radial direction of the rotor with respect to the rotation direction of the rotor 1.
Will be tilted.
【００４３】このとき、回転子１には、永久磁石５１と
着磁端子９１とが対向しようとする方向に力が発生し、
出力軸３だけでは、その力に対して回転子１を固定する
ことが困難であるため、回転子１の各鉄心外周部１４に
透設した孔１９にジグ（図示略）を挿入し、そのジグを
固定することによって、回転子１を固定している。その
後、鉄等の透磁率の高い材料をその孔１９に充填するこ
とによって、着磁方向が傾斜した永久磁石５１を有する
回転子１を得ることができる。At this time, a force is generated in the rotor 1 in a direction in which the permanent magnet 51 and the magnetized terminal 91 face each other.
With the output shaft 3 alone, it is difficult to fix the rotor 1 against the force. Therefore, a jig (not shown) is inserted into a hole 19 provided in the outer peripheral portion 14 of each core of the rotor 1, The rotor 1 is fixed by fixing the jig. Thereafter, by filling the hole 19 with a material having a high magnetic permeability such as iron, the rotor 1 having the permanent magnets 51 whose magnetization directions are inclined can be obtained.
【００４４】（第４の実施の形態）本実施の形態におい
ては、回転子１に対して永久磁石を偏倚させて配置し、
同永久磁石から固定子鉄心２１に向かう磁束を、鉄心外
周部１４の中心より回転子１の回転方向へ偏倚させて第
１の実施の形態と同様に合成トルクＴ’の最大値Ｔ’ma
x を増加させる場合について説明する。なお、第１の実
施の形態と同一の構成については、同一符号を付しその
説明を省略する。(Fourth Embodiment) In this embodiment, a permanent magnet is arranged so as to be deviated with respect to the rotor 1,
The magnetic flux from the permanent magnet toward the stator core 21 is deviated from the center of the iron core outer peripheral portion 14 in the rotation direction of the rotor 1 so that the maximum value T'ma of the combined torque T 'as in the first embodiment.
The case where x is increased will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００４５】図９に示すように、回転子１にその磁化方
向が傾斜していない４対の永久磁石５２、５３を、回転
子の出力軸３側から固定子２側に向かって両永久磁石５
２、５３の間隔が広くなるようにＶ字状に偏倚させて配
置する。各対となる両永久磁石５２、５３のうち一方の
永久磁石５２は、他方の永久磁石５３より長く形成され
ている。これにより、永久磁石５２、５３から発生する
磁束による合成磁束は、永久磁石５２が配置されている
側、即ち、回転子１の回転方向に対して前方に所定角
度、例えば１５度だけ偏倚する。As shown in FIG. 9, four pairs of permanent magnets 52, 53 whose magnetization directions are not inclined are attached to the rotor 1 from the output shaft 3 side of the rotor toward the stator 2 side. 5
They are arranged so as to be deviated in a V-shape so that the interval between 2, 53 is widened. One of the pair of permanent magnets 52, 53 is longer than the other permanent magnet 53. As a result, the synthetic magnetic flux generated by the magnetic fluxes generated from the permanent magnets 52 and 53 is deviated by a predetermined angle, for example, 15 degrees forward with respect to the side where the permanent magnets 52 are arranged, that is, the rotation direction of the rotor 1.
【００４６】一方、このように偏倚させた永久磁石５
２、５３の配置により、ｄ軸インダクタンスＬd 及びｑ
軸インダクタンスＬq の差（Ｌd −Ｌq ）に大きな変化
は生じない。従って、リラクタンストルクＴｒも大きく
変化しない。On the other hand, the permanent magnet 5 thus deflected
The d-axis inductances Ld and q
No significant change occurs in the difference (Ld-Lq) between the shaft inductances Lq. Therefore, the reluctance torque Tr does not change significantly.
【００４７】従って、第１の実施の形態と同様に永久磁
石５２、５３から発生する磁束（合成）の回転子１の回
転方向への偏倚により、前記マグネットトルクＴｍ’と
リラクタンストルクＴｒとによる合成トルクＴ’の最大
値Ｔ’max を増加させることができる。すなわち、マグ
ネットトルクＴｍ’とリラクタンストルクＴｒとの利用
効率を向上させて永久磁石モータのトルク特性を高める
ことができる。Accordingly, as in the first embodiment, the magnetic flux (combined) generated from the permanent magnets 52 and 53 is biased in the rotation direction of the rotor 1 to produce a combined magnet torque Tm ′ and reluctance torque Tr. The maximum value T'max of the torque T 'can be increased. That is, the utilization efficiency of the magnet torque Tm ′ and the reluctance torque Tr can be improved, and the torque characteristics of the permanent magnet motor can be improved.
【００４８】なお、上記各実施の形態は次のように変更
して具体化することも可能である。 ・前記第１の実施の形態においては、貫通孔１７は一定
の傾斜角で傾斜している例を示したがこれに限定され
ず、同傾斜角を一定とせず、例えば貫通孔１７の回転子
径方向の所定中間位置からは回転子回転方向の前方によ
り傾斜させるものとしてもよい。また、貫通孔１７の幅
０．３mmもこれに限定されず、所定要求トルク応じて変
化させればよい。The above embodiments can be embodied with the following modifications. In the first embodiment, an example is shown in which the through hole 17 is inclined at a constant inclination angle. However, the present invention is not limited to this, and the inclination angle is not constant. From a predetermined intermediate position in the radial direction, it may be inclined forward in the rotor rotation direction. Also, the width of the through hole 17 is not limited to 0.3 mm, and may be changed according to a predetermined required torque.
【００４９】・前記第２の実施の形態においては、回転
子１と固定子鉄心２１との間のギャップ幅の構成例とし
て、回転子１の回転方向前方のギャップ６ａの幅を０．
３mm、同回転方向後方のギャップ６ｂの幅を最大０．６
mmとなるように鉄心外周部１４の一部を切削する例を示
したがこれに限定されない。例えば、ギャップ６ａの幅
を０．２５mm、ギャップ６ｂの幅を最大０．７mmとして
もよい。また、ギャップ６ａ及びギャップ６ｂの回転子
円周方向の長さを各々異なるように、例えばギャップ６
ａの同円周方向の長さをギャップ６ｂの同円周方向の長
さより短くなるように構成してもよい。また、異なるギ
ャップ幅を構成する例をとして鉄心外周部１４の一部を
切削する例を示したが、同鉄心外周部１４の円形断面の
一部を半径外側に膨らます構成としてもよい。さらに、
鉄心外周部１４の切削部を同切削部と同一形状の低透磁
率材料で補てんし、回転子１の形状を円柱状に戻す構成
としてもよい。In the second embodiment, as an example of the configuration of the gap width between the rotor 1 and the stator core 21, the width of the gap 6a in the rotation direction of the rotor 1 is set to 0.
3mm, the width of the gap 6b at the rear of the same rotation direction is up to 0.6
Although an example in which a part of the iron core outer peripheral portion 14 is cut so as to be mm is shown, the present invention is not limited to this. For example, the width of the gap 6a may be 0.25 mm, and the width of the gap 6b may be up to 0.7 mm. The gap 6a and the gap 6b have different lengths in the circumferential direction of the rotor, for example, the gap 6a and the gap 6b.
a may be configured to be shorter than the length of the gap 6b in the same circumferential direction. Although an example in which a part of the iron core outer peripheral part 14 is cut is shown as an example in which different gap widths are configured, a part of a circular cross section of the iron core outer peripheral part 14 may be expanded radially outward. further,
The cut portion of the iron core outer peripheral portion 14 may be supplemented with a low magnetic permeability material having the same shape as that of the cut portion, and the rotor 1 may be returned to a columnar shape.
【００５０】・前記第３の実施の形態においては、各極
を一個の永久磁石５１により構成する例を示したが、図
１０及び図１１に示すように、各極を二個の永久磁石に
より構成し、各々所定の方向に磁化方向を傾斜させた構
成としてもよい。なお、各極を構成する永久磁石は三個
以上であってもよい。In the third embodiment, each pole is constituted by one permanent magnet 51. However, as shown in FIGS. 10 and 11, each pole is constituted by two permanent magnets. It is also possible to adopt a configuration in which the magnetization directions are inclined in predetermined directions. The number of permanent magnets constituting each pole may be three or more.
【００５１】・前記第４の実施の形態においては、各極
をその磁化方向が傾斜していない二個の永久磁石５２、
５３により構成する例を示したが、同永久磁石５２、５
３の磁化方向を傾斜させた構成としてもよい。また、各
極を、回転子１に対し偏倚して配置される一個の永久磁
石により構成してもよい。さらに、永久磁石５２、５３
の形状を同一とし、各々その磁化方向を傾斜させず永久
磁石５２の磁化強度を永久磁石５３より強くするような
構成としてもよいし、また前記図１１に示すように、磁
化方向を傾斜させた構成としてもよい。In the fourth embodiment, each pole has two permanent magnets 52 whose magnetization directions are not inclined.
Although the example constituted by 53 is shown, the permanent magnets 52, 5
3 may have a configuration in which the magnetization direction is inclined. Further, each pole may be constituted by one permanent magnet which is arranged so as to be deviated from the rotor 1. Further, the permanent magnets 52, 53
May be configured so that the magnetization directions of the permanent magnets 52 are stronger than those of the permanent magnets 53 without inclining their magnetization directions. Alternatively, as shown in FIG. 11, the magnetization directions are inclined. It may be configured.
【００５２】・前記各実施の形態においては、マグネッ
トトルクＴｍ' が最大値Ｍmax をとる電流位相差角θを
３０°（偏倚角α＝１５度）とする例を示したがこれに
限定されず、好ましくは４５°とすればよい。この場
合、マグネットトルクＴｍ' が最大値Ｍmax をとる電流
位相差角θと、リラクタンストルクＴｒが最大値Ｒmax
をとる電流位相差角θとが一致し、合成トルクＴ’の最
大値Ｔ’max が最大となる。In each of the above embodiments, an example has been described in which the current phase difference angle θ at which the magnet torque Tm ′ has the maximum value Mmax is 30 ° (deviation angle α = 15 degrees), but the present invention is not limited to this. , Preferably 45 °. In this case, the current phase difference angle θ at which the magnet torque Tm ′ takes the maximum value Mmax, and the reluctance torque Tr becomes the maximum value Rmax
Is the same, the maximum value T′max of the resultant torque T ′ becomes the maximum.
【００５３】・前記各実施の形態においては、回転子１
は４極構成としたがこれに限定されず、回転子１は２極
構成あるいは６極構成であってもよい。その他、前記実
施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想につい
て、以下にその効果とともに記載する。In each of the above embodiments, the rotor 1
Has a four-pole configuration, but is not limited thereto. The rotor 1 may have a two-pole configuration or a six-pole configuration. In addition, technical ideas other than the claims that can be grasped from the embodiment will be described below together with their effects.
【００５４】（１） 前記回転子外周面の切削部が同切
削部と同一形状の低透磁率材料にて補てんされた回転子
により構成される請求項５記載の永久磁石モータ。 この構成においては、回転子の形状が円柱状となるた
め、回転子の回転特性を損なうことなく、例えば同回転
子の回転時の空気抵抗を増すことなく、同永久磁石モー
タのトルク特性を高めることができる。(1) The permanent magnet motor according to claim 5, wherein a cut portion on the outer peripheral surface of the rotor is constituted by a rotor supplemented with a low magnetic permeability material having the same shape as the cut portion. In this configuration, since the rotor has a cylindrical shape, the torque characteristics of the permanent magnet motor are increased without impairing the rotation characteristics of the rotor, for example, without increasing the air resistance during rotation of the rotor. be able to.
【００５５】[0055]
【発明の効果】本発明によれば、永久磁石から固定子に
向かう磁束を回転子の回転方向へ偏倚させることによ
り、マグネットトルクとリラクタンストルクとの利用効
率を向上させ永久磁石モータのトルク特性を高めること
ができる。しかも、磁束の偏倚手段が、回転子に貫通孔
を設けること，回転子及び固定子間のギャップ幅を変化
させること，永久磁石の磁化方向を変化させること，永
久磁石の配置を偏倚させることにより行われるため、磁
束の偏倚のための機能部品を別途設ける必要がない。す
なわち、本発明によれば、永久磁石モータの構造を複雑
化することなく容易にそのトルク特性を高めることがで
きる。According to the present invention, the magnetic flux directed from the permanent magnet to the stator is deviated in the rotation direction of the rotor, so that the utilization efficiency of the magnet torque and the reluctance torque is improved, and the torque characteristics of the permanent magnet motor are improved. Can be enhanced. In addition, the means for biasing the magnetic flux is provided by providing a through hole in the rotor, changing the gap width between the rotor and the stator, changing the magnetization direction of the permanent magnet, and biasing the arrangement of the permanent magnet. Since it is performed, there is no need to separately provide a functional component for biasing the magnetic flux. That is, according to the present invention, the torque characteristics of the permanent magnet motor can be easily increased without complicating the structure.
【００５６】また、永久磁石の磁化方向を傾斜させる着
磁が好適に行われる。Further, the magnetization for inclining the magnetization direction of the permanent magnet is preferably performed.
【図１】 本発明の第１の実施の形態における永久磁石
モータの構造を表す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a permanent magnet motor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 図１の永久磁石モータの構造を表す斜視図で
ある。FIG. 2 is a perspective view illustrating a structure of the permanent magnet motor of FIG.
【図３】 図１において、永久磁石から発生する磁束の
分布を表す図である。FIG. 3 is a diagram showing a distribution of a magnetic flux generated from a permanent magnet in FIG.
【図４】 ｄ−ｑ座標上での巻線電流のベクトル図であ
る。FIG. 4 is a vector diagram of a winding current on dq coordinates.
【図５】 マグネットトルク、リラクタンストルク及び
合成トルクと電流位相差角との関係を示すグラフであ
る。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a magnet torque, a reluctance torque, and a combined torque and a current phase difference angle.
【図６】 本発明の第２の実施の形態における永久磁石
モータの回転子構造を表す断面図である。FIG. 6 is a sectional view illustrating a rotor structure of a permanent magnet motor according to a second embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の第３の実施の形態における永久磁石
モータの回転子構造を表す断面図である。FIG. 7 is a sectional view illustrating a rotor structure of a permanent magnet motor according to a third embodiment of the present invention.
【図８】 図７で示した永久磁石モータの回転子に配置
された永久磁石の磁化方法を示す断面図である。8 is a cross-sectional view illustrating a method of magnetizing a permanent magnet disposed on a rotor of the permanent magnet motor illustrated in FIG.
【図９】 本発明の第４の実施の形態における永久磁石
モータの回転子構造を表す断面図である。FIG. 9 is a sectional view illustrating a rotor structure of a permanent magnet motor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１０】 本発明のその他の実施の形態における永久
磁石モータの回転子構造を表す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a rotor structure of a permanent magnet motor according to another embodiment of the present invention.
【図１１】 同じくその他の実施の形態における永久磁
石モータの回転子構造を表す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a rotor structure of a permanent magnet motor according to another embodiment.
【図１２】 従来のｄ−ｑ座標上での巻線電流のベクト
ル図である。FIG. 12 is a vector diagram of a conventional winding current on dq coordinates.
【図１３】 従来のマグネットトルク、リラクタンスト
ルク及び合成トルクと電流位相差角との関係を示すグラ
フである。FIG. 13 is a graph showing a relationship between a conventional magnet torque, a reluctance torque and a combined torque and a current phase difference angle.
１：回転子 ２：固定子 ３：出力軸 ５：永久磁石 １１：鉄心中央部 １４：鉄心外周部 １６：空隙（第１の貫通孔） １７：貫通孔（第２の貫通孔） ２１：固定子鉄心 ２２（２２ａ，２２ｂ）：Ｕ相スロット ２３（２３ａ，２３ｂ）：Ｖ相スロット ２４（２４ａ，２４ｂ）：Ｗ相スロット ３２（３２ａ，３２ｂ）：Ｕ相巻線 ３３（３３ａ，３３ｂ）：Ｖ相巻線 ３４（３４ａ，３４ｂ）：Ｗ相巻線 1: Rotor 2: Stator 3: Output shaft 5: Permanent magnet 11: Iron core center 14: Iron core outer periphery 16: Void (first through hole) 17: Through hole (second through hole) 21: Fixed Sub core 22 (22a, 22b): U-phase slot 23 (23a, 23b): V-phase slot 24 (24a, 24b): W-phase slot 32 (32a, 32b): U-phase winding 33 (33a, 33b): V-phase winding 34 (34a, 34b): W-phase winding
Claims (10)
を回転可能に収容し、前記固定子には前記回転子を囲繞
する複数位置に複数相の巻線が配設される一方、前記回
転子には鉄心中心部とそれを囲繞する鉄心外周部との間
に永久磁石が配設された永久磁石モータにおいて、 前記回転子は、前記永久磁石から前記固定子に向かう磁
束を同回転子の回転方向へ偏倚させる偏倚手段を有して
構成されることを特徴とする永久磁石モータ。A rotor is rotatably housed in a space formed at a center portion of a stator, and a plurality of phases of windings are arranged on the stator at a plurality of positions surrounding the rotor. A permanent magnet motor in which a permanent magnet is provided between the core of the rotor and an outer peripheral portion of the core surrounding the core, wherein the rotor transmits a magnetic flux from the permanent magnet to the stator. A permanent magnet motor comprising a biasing means for biasing in a rotation direction of a rotor.
と鉄心外周部との間にあって同回転子の回転軸方向に貫
通するスリット状の第１の貫通孔からなる低透磁率部に
配設され、 前記偏倚手段は、前記永久磁石及び前記固定子間に設け
られるとともに同じく前記回転子の回転軸方向に貫通し
てその固定子側端部が同回転子の回転方向に対し前方に
傾きを持つスリット状の第２の貫通孔から構成される請
求項１記載の永久磁石モータ。2. The low-permeability portion comprising a slit-shaped first through-hole, which is provided between a central portion of the core of the rotor and an outer peripheral portion of the core and penetrates in the rotation axis direction of the rotor. The biasing means is provided between the permanent magnet and the stator, and also penetrates in the direction of the rotation axis of the rotor so that the stator side end thereof is located forward with respect to the rotation direction of the rotor. The permanent magnet motor according to claim 1, comprising a slit-shaped second through-hole having an inclination.
の貫通孔のスリット幅よりも狭い請求項２記載の永久磁
石モータ。3. The first through hole according to claim 1, wherein said second through hole has a slit width equal to said first through hole.
3. The permanent magnet motor according to claim 2, wherein the width of the slit is smaller than the slit width of the through hole.
との間のギャップ幅について、前記永久磁石の回転子回
転方向前方のギャップ幅を第１のギャップ幅、同永久磁
石の回転子回転方向後方のギャップ幅を第２のギャップ
幅とするとき、 第１のギャップ幅 ＜ 第２のギャップ幅 なる異なるギャップ幅をもって構成される請求項１記載
の永久磁石モータ。4. The biasing means includes a first gap width, a gap width between the rotor and the stator in a rotation direction of the permanent magnet, a first gap width, and a rotor width of the permanent magnet rotor. 2. The permanent magnet motor according to claim 1, wherein the gap width at the rear in the rotation direction is defined as a second gap width, wherein the first gap width is smaller than the second gap width.
保すべくその対応する外周面がその回転軸方向に沿って
削り取られた偏平部を有して構成される請求項４記載の
永久磁石モータ。5. The rotor according to claim 4, wherein the rotor has a flat portion whose outer peripheral surface is cut off along the rotation axis direction to secure the second gap width. Permanent magnet motor.
永久磁石の偏倚した配設をもって構成される請求項１記
載の永久磁石モータ。6. A permanent magnet motor according to claim 1, wherein said biasing means comprises a biased arrangement of said permanent magnet with respect to said rotor.
個の永久磁石によって形成され、それら各磁極を形成す
る二個の永久磁石が前記固定子側に向かって開いたＶ字
状を成すように偏倚して配設される請求項６記載の永久
磁石モータ。7. Each magnetic pole of the rotor is formed by two permanent magnets having different shapes, and the two permanent magnets forming each magnetic pole form a V-shape opened toward the stator. 7. The permanent magnet motor according to claim 6, wherein the permanent magnet motor is disposed so as to be deviated so as to form.
する永久磁石にあっては同回転子の回転方向前方に傾斜
し、前記回転子のＳ極を形成する永久磁石にあっては同
回転子の回転方向後方に傾斜する磁化方向の偏倚をもっ
て構成される請求項１記載の永久磁石モータ。8. The permanent magnet according to claim 1, wherein the biasing means is a permanent magnet that forms the north pole of the rotor and is inclined forward in the rotation direction of the rotor to form the south pole of the rotor. 2. The permanent magnet motor according to claim 1, wherein the permanent magnet motor has a bias in a magnetization direction inclined rearward in the rotation direction of the rotor.
を回転可能に収容し、前記固定子には前記回転子を囲繞
する複数位置に複数相の巻線が配設される一方、前記回
転子には鉄心中心部とそれを囲繞する鉄心外周部との間
に永久磁石が配設される永久磁石モータの、前記永久磁
石に着磁を行う方法であって、 前記回転子のＮ極を形成する永久磁石についてはその磁
化方向が同回転子の回転方向前方に傾斜するように着磁
し、前記回転子のＳ極を形成する永久磁石についてはそ
の磁化方向が同回転子の回転方向後方に傾斜するように
着磁することを特徴とする永久磁石モータの着磁方法。9. A rotor which is rotatably accommodated in a space formed in a central portion of a stator, wherein a plurality of phases of windings are provided at a plurality of positions surrounding the rotor. A method of magnetizing the permanent magnet of a permanent magnet motor in which a permanent magnet is disposed between a core center portion of the rotor and an outer peripheral portion of the iron core surrounding the core portion; The permanent magnet forming the N pole is magnetized so that its magnetization direction is inclined forward in the rotation direction of the rotor, and the permanent magnet forming the S pole of the rotor has the magnetization direction of the same rotor. A magnetizing method for a permanent magnet motor, wherein the magnetizing is performed so as to be inclined backward in the rotation direction.
転軸方向に貫通する貫通孔を設ける工程と、 前記永久磁石への着磁時、該貫通孔に回転子固定治具を
挿入して同治具を前記回転子の外部で固定する工程と、 前記永久磁石への着磁後、前記回転子固定治具を前記貫
通孔から離脱せしめるとともに、同貫通孔を高透磁率材
料にて充填する工程と、 を備える請求項９記載の永久磁石モータの着磁方法。10. A step of providing a through hole in the outer periphery of an iron core of the rotor in the direction of the rotation axis of the rotor, and inserting a rotor fixing jig into the through hole when the permanent magnet is magnetized. Fixing the jig outside the rotor, and after magnetizing the permanent magnet, releasing the rotor fixing jig from the through hole, and filling the through hole with a high magnetic permeability material. The method of magnetizing a permanent magnet motor according to claim 9, comprising: filling.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10004013A JPH11206046A (en) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | Permanent magnet motor and magnetizing method |
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| JPH11206046A true JPH11206046A (en) | 1999-07-30 |
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