JPH11252840A - 回転電機の回転子 - Google Patents
回転電機の回転子Info
- Publication number
- JPH11252840A JPH11252840A JP10044943A JP4494398A JPH11252840A JP H11252840 A JPH11252840 A JP H11252840A JP 10044943 A JP10044943 A JP 10044943A JP 4494398 A JP4494398 A JP 4494398A JP H11252840 A JPH11252840 A JP H11252840A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- head
- yoke
- magnetic
- respect
- 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
Links
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大容量化、高速化、高性能化（高応答性、高
トルク）及び低コスト化を図り得る回転電機の回転子を
提供する。 【解決手段】 磁石埋め込みタイプの永久磁石同期電動
機形サーボモータの回転子鉄心１１の磁極を構成する頭
部１１ａから円筒部１１ｃに移行する継鉄部１１ｂが頭
部１１ａの中心に位置するように構成するとともに、こ
の継鉄部１１ｂの左右に２個の永久磁石１２、１３を配
設し、さらに頭部１１ａに対称な２個の長孔部１１ｄ、
１１ｅを形成したものである。
トルク）及び低コスト化を図り得る回転電機の回転子を
提供する。 【解決手段】 磁石埋め込みタイプの永久磁石同期電動
機形サーボモータの回転子鉄心１１の磁極を構成する頭
部１１ａから円筒部１１ｃに移行する継鉄部１１ｂが頭
部１１ａの中心に位置するように構成するとともに、こ
の継鉄部１１ｂの左右に２個の永久磁石１２、１３を配
設し、さらに頭部１１ａに対称な２個の長孔部１１ｄ、
１１ｅを形成したものである。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転電機の回転子に
関し、特に磁極を構成する永久磁石を回転子鉄心に埋め
込んだ磁石埋め込みタイプの永久磁石同期電動機形サー
ボモータの回転子として有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】永久磁石同期電動機形サーボモータに
は、磁極を構成する永久磁石を回転子鉄心の外周面に張
りつけた磁石表面張り付けタイプ（ＳＰＭ）と、磁極を
構成する永久磁石を回転子鉄心に埋め込んだ磁石埋め込
みタイプ（ＩＰＭ）の２種類のタイプのものが提案され
ている。小容量のサーボモータでは圧倒的に磁石表面張
り付けタイプが多いが、高速又は大容量のサーボモータ
では磁石埋め込みタイプにせざるを得ない。永久磁石の
機械強度限界、接着強度限界、磁石価格等に起因する限
界があるためである。ちなみに、サーボモータとしての
性能は磁石埋め込みタイプが磁石表面張り付けタイプに
比較して劣る。磁石埋め込みタイプは空隙磁束密度減、
電機子反作用による磁気飽和、リアクタンスによるトル
ク電流追従遅れ等という現象を有するからである。 【０００３】図１７は磁石埋め込みタイプの永久磁石同
期電動機形サーボモータの回転子を示す横断面図であ
る。同図は８極の例である。同図に示すように、回転子
鉄心１は珪素鋼板をラミネートするとともに、永久磁石
２を挿入できるような形状に打ち抜いて磁石埋込部を形
成したものである。磁石埋込部には永久磁石２が埋め込
まれる。磁極形状は固定子内径に対し凸形状となってい
る。珪素鋼板をラミネートして形成した回転子鉄心１に
は頭部１ａ、継鉄部１ｂ、円板部１ｃを有している。 【０００４】図１８に磁極の詳細を示す。同図に示すよ
うに、頭部１ａは継鉄部１ｂによって円板部１ｃに繋が
れ、遠心力を支えている。継鉄部１ｂは頭部１ａの両端
に位置し、頭部１ａは中心が厚く両端が薄い形状である
ため頭部１ａの中心部の撓み量が大きくなる。また、こ
の頭部１ａの両端部に連続して継鉄部１ｂがあるため、
両端部には遠心力による引っ張り力が作用する。このた
め頭部１ａにはある程度の厚みが必要である。さらに、
固定子巻線に電流が流れると頭部１ａには横方向の磁束
が発生し、空隙磁束分布が乱れるという現象も生起す
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係る磁石表面張り付けタイプの永久磁石同期電動機形サ
ーボモータは次のような問題を有している。 【０００６】（１）頭部１ａの中心部の撓み量が大き
く、これに起因して耐遠心力性能が規制されるため、高
速化、大容量化に限界がある。 （２）頭部１ａの両端の肉厚が厚くなる結果、内蔵する
永久磁石２がその分内側に位置することになり、この結
果永久磁石１の幅が小さくならざるを得ない。つまり内
蔵できる永久磁石１が小さくなる。 （３）頭部１ａの両端の肉厚が厚くなるとその分、隣極
間のもれ磁束が大きくなり有効磁束が減少する。 （４）固定子巻き線に電流が流れると頭部１ａには横方
向の磁束が発生し正弦波状の空隙部磁束分布を乱してし
まう。これを防止するために頭部１ａの形状の凸形状を
鋭くする必要があるが、鋭くすると逆に空隙部の磁束分
布を歪めてしまう。このため固定子に流せる電流量には
限界があり、発生する横軸磁束のため磁束飽和現象を招
くこともある。 （５）固定子電流によって横軸磁束が発生すると、電流
が追従遅れを生じサーボとしての応答性が低下する。 【０００７】本発明は、上記従来技術に鑑み、大容量
化、高速化、高性能化（高応答性、高トルク）及び低コ
スト化を図り得る回転電機の回転子を提供することを目
的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【０００９】１） 円周方向に所定の間隔を介して配設
され、且つ固定子に対して凸形状となるように形成され
た複数の磁極を有するとともに、各磁極に対応して配設
した永久磁石を有する回転電機の回転子において、固定
子に対して凸形状となった各磁極の各頭部の周方向の中
心点を通る径方向の中心線上に、中央の円板部との間を
繋ぐ磁路の一部となる継鉄部を形成するとともに、この
継鉄部の周方向における左右両側に永久磁石を配設し、
さらに各頭部の径方向の中心線に対して線対称となる位
置に空隙部となる複数の長孔部を設けたこと。 【００１０】２） 円周方向に所定の間隔を介して配設
され、且つ固定子に対して凸形状となるように形成され
た複数の磁極を有するとともに、各磁極に対応して配設
した永久磁石を有する回転電機の回転子において、固定
子に対して凸形状となった各磁極の各頭部と中央の円板
部との間を繋ぐ磁路の一部となる複数の継鉄部を形成す
るとともに、各継鉄部の周方向における左右両側に永久
磁石を配設し、さらに各頭部の径方向の中心線に対して
線対称となる位置に空隙部となる複数の長孔部を設けた
こと。 【００１１】３） 上記１）又は２）に記載する回転電
機の回転子において、隣接する磁極の頭部間に永久磁石
を固定するための突起部を設けたこと。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００１３】図１は本願発明の第１の実施の形態に係る
磁石埋め込みタイプの永久磁石同期電動機形サーボモー
タの回転子を示す横断面図である。本形態に係る回転子
も、図１７に示す従来技術に係る回転子と同様の８極の
例であり、従来技術に係る回転子と異なるのは、継鉄
部が頭部中心に位置すること、永久磁石を２個にした
こと、頭部に長孔部を設けたことである。すなわち、
本形態に係る回転子の一極分の磁極を抽出した図２に詳
細に示すように、磁石埋め込みタイプの永久磁石同期電
動機形サーボモータの回転子鉄心１１の磁極を構成する
頭部１１ａから円板部１１ｃに移行する継鉄部１１ｂが
頭部１１ａの中心に位置するように構成するとともに、
この継鉄部１１ｂの左右に対称に２個の永久磁石１２、
１３を配設し、さらに頭部１１ａの径方向の中心線に対
して左右対称な位置に２個の長孔部１１ｄ、１１ｅを形
成したものである。ここで継鉄部１１ｂは、従来技術と
同様に、発生磁束により磁気飽和させるようになってい
る。したがって、継鉄部１１ｂの厚さはできるだけ薄い
方が望ましい。 【００１４】かかる回転子の特性は次の通りである。 【００１５】（１）頭部と強度増加について 図３は従来技術に係る回転子の一極分を抽出して示す拡
大図、図４はそのはりモデル、図５は従来技術に係る回
転子の一極分を抽出して示す拡大図、図６はそのはりモ
デルである。これらの図３〜図６を用いて従来技術と本
形態とを比較する。ここで、頭部１ａ、１１ａの中心部
の厚さをＨとする。遠心力によってＨ部分には曲げ力が
働く。すなわち、図３のａ点には引っ張り力、ｂ点には
圧縮力が働く。他方、図５のａ点には圧縮力、ｂ点には
引っ張り力が働く。頭部１ａ、１１ａに働く遠心力を支
えるのは継鉄部１ｂ、１１ｂであるので、従来技術と本
形態ではそれぞれ支点が異なる。従来技術に係るもの
は、図４に示すように、頭部１ａの両端が支点であり、
本形態に係るものは、図６に示すように、頭部１１ａの
中心が支点である。 【００１６】ここで、頭部１ａ、１１ａ及び永久磁石
２、１２、１３の遠心力を支えているのは支点に固定さ
れた“はり”としての頭部１ａ、１１ａである。この力
関係をＨ部分にかかる力に着目してモデル化したものが
図４と図６である。両図では遠心力の代わりに重力が下
向きにかかるとして、“はり”にかかる力を示してい
る。図４では、頭部１ａの断面の端部が支点となってい
るので、頭部１ａの中心部の肉の厚い部分の重量がはり
の端にかかることになる。他方、図６では、支点になっ
ているのは頭部１１ａの中心の肉の厚い部分であるから
“はり”の先端にかかる重量は端部の肉の薄いほうであ
る。したがって、図４に示す場合と、図６に示す場合と
ではａ点，ｂ点にかかる力の大きさは少なくとも２倍の
差がある。 【００１７】（２）磁石幅について 図３と図５とを比較すると、図３は頭部１ａの両端部が
継鉄部１ｂとなっているため、その端部は継鉄部１ｂと
頭部１ａの力を伝えるべく肉厚にする必要がある。図３
の寸法ｔであるが、その分永久磁石２が内側に位置させ
る必要がある。このため永久磁石２の幅が小さくなる。
図７に、従来技術と本形態とにおいて永久磁石２、１
２、１３の幅を比較したものを示す。同図に示すよう
に、両者の差は実効的に（Ｗ２−Ｗ１）で示される。 【００１８】（３）漏れ磁束について 図１８（従来技術）と図２（本実施の形態）とを比較す
ると、隣接する磁極間に面している頭部１ａ、１１ａの
端面の面積は従来技術の場合が大きいことが分かる。漏
れ磁束はこの端面の面積に比例するので、従来技術の場
合の漏れ磁束が大きい。継鉄部１ｂ、１１ｂは磁気飽和
するので、この場合の漏れには関係しない。 【００１９】（４）横軸磁束 従来技術に係る回転子を有する永久磁石同期電動機形サ
ーボモータの固定子巻線に電流を流すと、図８に示すよ
うに、電流に対して右ねじの方向に磁界が発生する。こ
の磁界は空隙を通って頭部１ａ内を横方向に通過し空隙
を通って固定子へ戻る。頭部１ａの凸形状は永久磁石２
で発生した磁束を空隙部で正弦波分布にするとともに、
固定子電流による横磁束を減少させる役目をしている
が、これだけでは不十分である。 【００２０】図９は頭部１１ａ内に長孔部１１ｄ、１１
ｅを設けることにより横軸磁束を妨げる磁気抵抗を形成
した本実施の形態に係る回転子を有する永久磁石同期電
動機形サーボモータである。この場合には、長孔部１１
ｄ、１１ｅによって形成された“狭い通路”は電流増加
とともに磁気飽和し、磁気抵抗をさらに増加するので横
軸磁束増加を収束させる。一方、図１０に示すように長
孔部１１ｄ、１１ｅは磁石発生磁束の磁路としてはこの
磁束の流れを妨げることはない。 【００２１】図１１，１２，１３に基づきこの場合の長
孔部１１ｄ、１１ｅの最適位置を説明する。図１１は横
軸磁界の強さを表した特性図である。ここで、図１２に
示すように、長孔部１１ｄ、１１ｅ間のＡ寸法と、長孔
部１１ｄ、１１ｅと頭部１１ａの端部との間の寸法であ
るＢ寸法は、図１１に示す磁界の強さがそれぞれほぼ等
しくなるようにＡ′とＢ′の比になるよう設定する。寸
法Ｃ、Ｄは図１３の空隙磁束分布図に示す磁束量Ｓ１＋
継鉄部飽和磁束量Ｓ０と磁束量Ｓ２の比によって按分す
る。 【００２２】磁極の構造は図１４に示すようなものでも
良い。これは頭部２１ａから円板部２１ｄに移行する部
分である継鉄部２１ｂ、２１ｃの配置を変更した本発明
の第２の実施の形態であるが、継鉄部２１ｂ、２１ｃを
２箇所に形成して永久磁石２２、２３、２４の３個にし
たものである。本形態も上記（１）乃至（３）項と同様
の作用・効果を奏する。すなわち、一般に継鉄部が磁極
の頭部の両端にない場合、複数の継鉄部が適当に配置さ
れれば同等以上の効果が得られる。なお、図示は省略し
たが、本形態においても、長孔部は前記実施の形態と同
様に頭部２１ａに設けてある。 【００２３】磁極の構造は図１５に示すようなものでも
良い。これは長孔部３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇの
配置を変更した本発明の第３の実施の形態であるが、第
１の実施の形態と同様に頭部３１ａの径方向の中心線に
対して左右対称な位置に４個の長孔部３１ｄ、３１ｅ、
３１ｆ、３１ｇを形成したものである。一般に複数の長
孔部を適当な位置に配置すれば上記（４）項と同等以上
の効果が得られる。この場合も磁石発生磁束の磁路とし
てはこの磁束の流れを妨げることがないように長孔部の
形状及び位置を工夫する。 【００２４】磁極の構造は図１６に示すようなものでも
良い。これは永久磁石１２、１３の装着部の構造を変更
した本発明の第４の実施の形態である。同図に示すよう
に、本形態に係る回転子は、永久磁石１２、１３の装着
を容易にするとともに、強固に固定するために、隣接す
る磁極４１ａ間の外周部に突起部４１ｃを設けたもので
ある。なお、図中４１ｂは継鉄部である。また、図示は
省略したが、本形態においても、長孔部は前記実施の形
態と同様に頭部４５ａに設けてある。 【００２５】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、本発明によれば次のような効果を得る。 （１）空隙磁束密度を高めることができる。 （２）磁石の有効利用ができる。 （３）回転子極頭部の機械強度が倍増し、大型化（大容
量化）、高速化が可能となる。 （４）横軸磁束を減少できるのでトルク電流の追従性を
向上し応答性の高いサーボ特性を得ることができ、より
大きな電機子電流を流して大きなトルクを得ることがで
きる。 【００２６】以上により回転電機の回転子の小型化、大
容量化、高速化、高性能化（高応答性、高トルク）及び
低コスト化を達成し得る。
関し、特に磁極を構成する永久磁石を回転子鉄心に埋め
込んだ磁石埋め込みタイプの永久磁石同期電動機形サー
ボモータの回転子として有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】永久磁石同期電動機形サーボモータに
は、磁極を構成する永久磁石を回転子鉄心の外周面に張
りつけた磁石表面張り付けタイプ（ＳＰＭ）と、磁極を
構成する永久磁石を回転子鉄心に埋め込んだ磁石埋め込
みタイプ（ＩＰＭ）の２種類のタイプのものが提案され
ている。小容量のサーボモータでは圧倒的に磁石表面張
り付けタイプが多いが、高速又は大容量のサーボモータ
では磁石埋め込みタイプにせざるを得ない。永久磁石の
機械強度限界、接着強度限界、磁石価格等に起因する限
界があるためである。ちなみに、サーボモータとしての
性能は磁石埋め込みタイプが磁石表面張り付けタイプに
比較して劣る。磁石埋め込みタイプは空隙磁束密度減、
電機子反作用による磁気飽和、リアクタンスによるトル
ク電流追従遅れ等という現象を有するからである。 【０００３】図１７は磁石埋め込みタイプの永久磁石同
期電動機形サーボモータの回転子を示す横断面図であ
る。同図は８極の例である。同図に示すように、回転子
鉄心１は珪素鋼板をラミネートするとともに、永久磁石
２を挿入できるような形状に打ち抜いて磁石埋込部を形
成したものである。磁石埋込部には永久磁石２が埋め込
まれる。磁極形状は固定子内径に対し凸形状となってい
る。珪素鋼板をラミネートして形成した回転子鉄心１に
は頭部１ａ、継鉄部１ｂ、円板部１ｃを有している。 【０００４】図１８に磁極の詳細を示す。同図に示すよ
うに、頭部１ａは継鉄部１ｂによって円板部１ｃに繋が
れ、遠心力を支えている。継鉄部１ｂは頭部１ａの両端
に位置し、頭部１ａは中心が厚く両端が薄い形状である
ため頭部１ａの中心部の撓み量が大きくなる。また、こ
の頭部１ａの両端部に連続して継鉄部１ｂがあるため、
両端部には遠心力による引っ張り力が作用する。このた
め頭部１ａにはある程度の厚みが必要である。さらに、
固定子巻線に電流が流れると頭部１ａには横方向の磁束
が発生し、空隙磁束分布が乱れるという現象も生起す
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係る磁石表面張り付けタイプの永久磁石同期電動機形サ
ーボモータは次のような問題を有している。 【０００６】（１）頭部１ａの中心部の撓み量が大き
く、これに起因して耐遠心力性能が規制されるため、高
速化、大容量化に限界がある。 （２）頭部１ａの両端の肉厚が厚くなる結果、内蔵する
永久磁石２がその分内側に位置することになり、この結
果永久磁石１の幅が小さくならざるを得ない。つまり内
蔵できる永久磁石１が小さくなる。 （３）頭部１ａの両端の肉厚が厚くなるとその分、隣極
間のもれ磁束が大きくなり有効磁束が減少する。 （４）固定子巻き線に電流が流れると頭部１ａには横方
向の磁束が発生し正弦波状の空隙部磁束分布を乱してし
まう。これを防止するために頭部１ａの形状の凸形状を
鋭くする必要があるが、鋭くすると逆に空隙部の磁束分
布を歪めてしまう。このため固定子に流せる電流量には
限界があり、発生する横軸磁束のため磁束飽和現象を招
くこともある。 （５）固定子電流によって横軸磁束が発生すると、電流
が追従遅れを生じサーボとしての応答性が低下する。 【０００７】本発明は、上記従来技術に鑑み、大容量
化、高速化、高性能化（高応答性、高トルク）及び低コ
スト化を図り得る回転電機の回転子を提供することを目
的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【０００９】１） 円周方向に所定の間隔を介して配設
され、且つ固定子に対して凸形状となるように形成され
た複数の磁極を有するとともに、各磁極に対応して配設
した永久磁石を有する回転電機の回転子において、固定
子に対して凸形状となった各磁極の各頭部の周方向の中
心点を通る径方向の中心線上に、中央の円板部との間を
繋ぐ磁路の一部となる継鉄部を形成するとともに、この
継鉄部の周方向における左右両側に永久磁石を配設し、
さらに各頭部の径方向の中心線に対して線対称となる位
置に空隙部となる複数の長孔部を設けたこと。 【００１０】２） 円周方向に所定の間隔を介して配設
され、且つ固定子に対して凸形状となるように形成され
た複数の磁極を有するとともに、各磁極に対応して配設
した永久磁石を有する回転電機の回転子において、固定
子に対して凸形状となった各磁極の各頭部と中央の円板
部との間を繋ぐ磁路の一部となる複数の継鉄部を形成す
るとともに、各継鉄部の周方向における左右両側に永久
磁石を配設し、さらに各頭部の径方向の中心線に対して
線対称となる位置に空隙部となる複数の長孔部を設けた
こと。 【００１１】３） 上記１）又は２）に記載する回転電
機の回転子において、隣接する磁極の頭部間に永久磁石
を固定するための突起部を設けたこと。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００１３】図１は本願発明の第１の実施の形態に係る
磁石埋め込みタイプの永久磁石同期電動機形サーボモー
タの回転子を示す横断面図である。本形態に係る回転子
も、図１７に示す従来技術に係る回転子と同様の８極の
例であり、従来技術に係る回転子と異なるのは、継鉄
部が頭部中心に位置すること、永久磁石を２個にした
こと、頭部に長孔部を設けたことである。すなわち、
本形態に係る回転子の一極分の磁極を抽出した図２に詳
細に示すように、磁石埋め込みタイプの永久磁石同期電
動機形サーボモータの回転子鉄心１１の磁極を構成する
頭部１１ａから円板部１１ｃに移行する継鉄部１１ｂが
頭部１１ａの中心に位置するように構成するとともに、
この継鉄部１１ｂの左右に対称に２個の永久磁石１２、
１３を配設し、さらに頭部１１ａの径方向の中心線に対
して左右対称な位置に２個の長孔部１１ｄ、１１ｅを形
成したものである。ここで継鉄部１１ｂは、従来技術と
同様に、発生磁束により磁気飽和させるようになってい
る。したがって、継鉄部１１ｂの厚さはできるだけ薄い
方が望ましい。 【００１４】かかる回転子の特性は次の通りである。 【００１５】（１）頭部と強度増加について 図３は従来技術に係る回転子の一極分を抽出して示す拡
大図、図４はそのはりモデル、図５は従来技術に係る回
転子の一極分を抽出して示す拡大図、図６はそのはりモ
デルである。これらの図３〜図６を用いて従来技術と本
形態とを比較する。ここで、頭部１ａ、１１ａの中心部
の厚さをＨとする。遠心力によってＨ部分には曲げ力が
働く。すなわち、図３のａ点には引っ張り力、ｂ点には
圧縮力が働く。他方、図５のａ点には圧縮力、ｂ点には
引っ張り力が働く。頭部１ａ、１１ａに働く遠心力を支
えるのは継鉄部１ｂ、１１ｂであるので、従来技術と本
形態ではそれぞれ支点が異なる。従来技術に係るもの
は、図４に示すように、頭部１ａの両端が支点であり、
本形態に係るものは、図６に示すように、頭部１１ａの
中心が支点である。 【００１６】ここで、頭部１ａ、１１ａ及び永久磁石
２、１２、１３の遠心力を支えているのは支点に固定さ
れた“はり”としての頭部１ａ、１１ａである。この力
関係をＨ部分にかかる力に着目してモデル化したものが
図４と図６である。両図では遠心力の代わりに重力が下
向きにかかるとして、“はり”にかかる力を示してい
る。図４では、頭部１ａの断面の端部が支点となってい
るので、頭部１ａの中心部の肉の厚い部分の重量がはり
の端にかかることになる。他方、図６では、支点になっ
ているのは頭部１１ａの中心の肉の厚い部分であるから
“はり”の先端にかかる重量は端部の肉の薄いほうであ
る。したがって、図４に示す場合と、図６に示す場合と
ではａ点，ｂ点にかかる力の大きさは少なくとも２倍の
差がある。 【００１７】（２）磁石幅について 図３と図５とを比較すると、図３は頭部１ａの両端部が
継鉄部１ｂとなっているため、その端部は継鉄部１ｂと
頭部１ａの力を伝えるべく肉厚にする必要がある。図３
の寸法ｔであるが、その分永久磁石２が内側に位置させ
る必要がある。このため永久磁石２の幅が小さくなる。
図７に、従来技術と本形態とにおいて永久磁石２、１
２、１３の幅を比較したものを示す。同図に示すよう
に、両者の差は実効的に（Ｗ２−Ｗ１）で示される。 【００１８】（３）漏れ磁束について 図１８（従来技術）と図２（本実施の形態）とを比較す
ると、隣接する磁極間に面している頭部１ａ、１１ａの
端面の面積は従来技術の場合が大きいことが分かる。漏
れ磁束はこの端面の面積に比例するので、従来技術の場
合の漏れ磁束が大きい。継鉄部１ｂ、１１ｂは磁気飽和
するので、この場合の漏れには関係しない。 【００１９】（４）横軸磁束 従来技術に係る回転子を有する永久磁石同期電動機形サ
ーボモータの固定子巻線に電流を流すと、図８に示すよ
うに、電流に対して右ねじの方向に磁界が発生する。こ
の磁界は空隙を通って頭部１ａ内を横方向に通過し空隙
を通って固定子へ戻る。頭部１ａの凸形状は永久磁石２
で発生した磁束を空隙部で正弦波分布にするとともに、
固定子電流による横磁束を減少させる役目をしている
が、これだけでは不十分である。 【００２０】図９は頭部１１ａ内に長孔部１１ｄ、１１
ｅを設けることにより横軸磁束を妨げる磁気抵抗を形成
した本実施の形態に係る回転子を有する永久磁石同期電
動機形サーボモータである。この場合には、長孔部１１
ｄ、１１ｅによって形成された“狭い通路”は電流増加
とともに磁気飽和し、磁気抵抗をさらに増加するので横
軸磁束増加を収束させる。一方、図１０に示すように長
孔部１１ｄ、１１ｅは磁石発生磁束の磁路としてはこの
磁束の流れを妨げることはない。 【００２１】図１１，１２，１３に基づきこの場合の長
孔部１１ｄ、１１ｅの最適位置を説明する。図１１は横
軸磁界の強さを表した特性図である。ここで、図１２に
示すように、長孔部１１ｄ、１１ｅ間のＡ寸法と、長孔
部１１ｄ、１１ｅと頭部１１ａの端部との間の寸法であ
るＢ寸法は、図１１に示す磁界の強さがそれぞれほぼ等
しくなるようにＡ′とＢ′の比になるよう設定する。寸
法Ｃ、Ｄは図１３の空隙磁束分布図に示す磁束量Ｓ１＋
継鉄部飽和磁束量Ｓ０と磁束量Ｓ２の比によって按分す
る。 【００２２】磁極の構造は図１４に示すようなものでも
良い。これは頭部２１ａから円板部２１ｄに移行する部
分である継鉄部２１ｂ、２１ｃの配置を変更した本発明
の第２の実施の形態であるが、継鉄部２１ｂ、２１ｃを
２箇所に形成して永久磁石２２、２３、２４の３個にし
たものである。本形態も上記（１）乃至（３）項と同様
の作用・効果を奏する。すなわち、一般に継鉄部が磁極
の頭部の両端にない場合、複数の継鉄部が適当に配置さ
れれば同等以上の効果が得られる。なお、図示は省略し
たが、本形態においても、長孔部は前記実施の形態と同
様に頭部２１ａに設けてある。 【００２３】磁極の構造は図１５に示すようなものでも
良い。これは長孔部３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇの
配置を変更した本発明の第３の実施の形態であるが、第
１の実施の形態と同様に頭部３１ａの径方向の中心線に
対して左右対称な位置に４個の長孔部３１ｄ、３１ｅ、
３１ｆ、３１ｇを形成したものである。一般に複数の長
孔部を適当な位置に配置すれば上記（４）項と同等以上
の効果が得られる。この場合も磁石発生磁束の磁路とし
てはこの磁束の流れを妨げることがないように長孔部の
形状及び位置を工夫する。 【００２４】磁極の構造は図１６に示すようなものでも
良い。これは永久磁石１２、１３の装着部の構造を変更
した本発明の第４の実施の形態である。同図に示すよう
に、本形態に係る回転子は、永久磁石１２、１３の装着
を容易にするとともに、強固に固定するために、隣接す
る磁極４１ａ間の外周部に突起部４１ｃを設けたもので
ある。なお、図中４１ｂは継鉄部である。また、図示は
省略したが、本形態においても、長孔部は前記実施の形
態と同様に頭部４５ａに設けてある。 【００２５】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、本発明によれば次のような効果を得る。 （１）空隙磁束密度を高めることができる。 （２）磁石の有効利用ができる。 （３）回転子極頭部の機械強度が倍増し、大型化（大容
量化）、高速化が可能となる。 （４）横軸磁束を減少できるのでトルク電流の追従性を
向上し応答性の高いサーボ特性を得ることができ、より
大きな電機子電流を流して大きなトルクを得ることがで
きる。 【００２６】以上により回転電機の回転子の小型化、大
容量化、高速化、高性能化（高応答性、高トルク）及び
低コスト化を達成し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に係る磁石埋め込みタイ
プの永久磁石同期電動機形サーボモータの回転子を示す
横断面図である。 【図２】図１に示す回転子の一極分の磁極を抽出して示
す拡大図である。 【図３】従来技術に係る回転子の一極分の磁極を抽出し
て示す拡大図である。 【図４】図３に示す場合の各部に作用する力の態様を示
す説明図である。 【図５】上記実施の形態に係る回転子の一極分の磁極を
抽出して示す拡大図である。 【図６】図５に示す場合の各部に作用する力の態様を示
す説明図である。 【図７】上記実施の形態に係る回転子における永久磁石
の幅を従来技術との比較に於いて示す説明図である。 【図８】従来技術における横軸磁束の作用態様を説明す
るための説明図である。 【図９】上記実施の形態における横軸磁束の作用態様を
説明するための説明図である。 【図１０】上記実施の形態における磁極頭部における磁
束の様子を説明するための説明図である。 【図１１】本願発明における長孔部の位置を説明するた
めに用いる特性図である。 【図１２】本願発明における長孔部の位置を説明するた
めに用いる磁極の頭部を示す説明図である。 【図１３】本願発明における長孔部の位置を説明するた
めに用いる特性図である。 【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る一極分の磁
極を抽出して示す説明図である。 【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る一極分の磁
極を抽出して示す説明図である。 【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る磁極の一部
を抽出して示す説明図である。 【図１７】従来技術に係る磁石埋め込みタイプの永久磁
石同期電動機形サーボモータの回転子を示す横断面図で
ある。 【図１８】図１７に示す回転子の磁極部分の詳細を示す
拡大図である。 【符号の説明】 １１ 回転子鉄心 １１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ 頭部 １１ｂ、２１ｂ、２１ｃ、３１ｂ、４１ｂ 継鉄
部 １１ｃ、２１ｄ、３１ｃ 円板部 １１ｄ、１１ｅ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ
長孔部 １２、１３、２２、２３、２４ 永久磁石 ４１ｃ 突起部
プの永久磁石同期電動機形サーボモータの回転子を示す
横断面図である。 【図２】図１に示す回転子の一極分の磁極を抽出して示
す拡大図である。 【図３】従来技術に係る回転子の一極分の磁極を抽出し
て示す拡大図である。 【図４】図３に示す場合の各部に作用する力の態様を示
す説明図である。 【図５】上記実施の形態に係る回転子の一極分の磁極を
抽出して示す拡大図である。 【図６】図５に示す場合の各部に作用する力の態様を示
す説明図である。 【図７】上記実施の形態に係る回転子における永久磁石
の幅を従来技術との比較に於いて示す説明図である。 【図８】従来技術における横軸磁束の作用態様を説明す
るための説明図である。 【図９】上記実施の形態における横軸磁束の作用態様を
説明するための説明図である。 【図１０】上記実施の形態における磁極頭部における磁
束の様子を説明するための説明図である。 【図１１】本願発明における長孔部の位置を説明するた
めに用いる特性図である。 【図１２】本願発明における長孔部の位置を説明するた
めに用いる磁極の頭部を示す説明図である。 【図１３】本願発明における長孔部の位置を説明するた
めに用いる特性図である。 【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る一極分の磁
極を抽出して示す説明図である。 【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る一極分の磁
極を抽出して示す説明図である。 【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る磁極の一部
を抽出して示す説明図である。 【図１７】従来技術に係る磁石埋め込みタイプの永久磁
石同期電動機形サーボモータの回転子を示す横断面図で
ある。 【図１８】図１７に示す回転子の磁極部分の詳細を示す
拡大図である。 【符号の説明】 １１ 回転子鉄心 １１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ 頭部 １１ｂ、２１ｂ、２１ｃ、３１ｂ、４１ｂ 継鉄
部 １１ｃ、２１ｄ、３１ｃ 円板部 １１ｄ、１１ｅ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ
長孔部 １２、１３、２２、２３、２４ 永久磁石 ４１ｃ 突起部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 円周方向に所定の間隔を介して配設さ
れ、且つ固定子に対して凸形状となるように形成された
複数の磁極を有するとともに、各磁極に対応して配設し
た永久磁石を有する回転電機の回転子において、 固定子に対して凸形状となった各磁極の各頭部の周方向
の中心点を通る径方向の中心線上に、中央の円板部との
間を繋ぐ磁路の一部となる継鉄部を形成するとともに、
この継鉄部の周方向における左右両側に永久磁石を配設
し、さらに各頭部の径方向の中心線に対して線対称とな
る位置に空隙部となる複数の長孔部を設けたことを特徴
とする回転電機の回転子。 【請求項２】 円周方向に所定の間隔を介して配設さ
れ、且つ固定子に対して凸形状となるように形成された
複数の磁極を有するとともに、各磁極に対応して配設し
た永久磁石を有する回転電機の回転子において、 固定子に対して凸形状となった各磁極の各頭部と中央の
円板部との間を繋ぐ磁路の一部となる複数の継鉄部を形
成するとともに、各継鉄部の周方向における左右両側に
永久磁石を配設し、さらに各頭部の径方向の中心線に対
して線対称となる位置に空隙部となる複数の長孔部を設
けたことを特徴とする回転電機の回転子。 【請求項３】 〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載す
る回転電機の回転子において、 隣接する磁極の頭部間に永久磁石を固定するための突起
部を設けたことを特徴とする回転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10044943A JPH11252840A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 回転電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10044943A JPH11252840A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 回転電機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11252840A true JPH11252840A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12705576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10044943A Pending JPH11252840A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 回転電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11252840A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084690A (ja) * | 2000-02-09 | 2002-03-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電動機 |
| EP1248348A1 (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-09 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet type rotating electrical machine, and power generation system and drive system using it |
| WO2004019467A1 (en) * | 2002-08-26 | 2004-03-04 | Abb Oy | A rotor for a permanent-magnet electrical machine and a method for manufacturing it |
| US6717314B2 (en) | 2002-08-28 | 2004-04-06 | Emerson Electric Co. | Interior permanent magnet motor for use in washing machines |
| US6727623B2 (en) * | 2002-08-28 | 2004-04-27 | Emerson Electric Co. | Reduced impedance interior permanent magnet machine |
| US6812614B2 (en) | 2000-06-16 | 2004-11-02 | Fanuc Ltd. | Rotor for a synchronous motor defined by a hyperbolic function |
| US6891298B2 (en) | 2002-08-28 | 2005-05-10 | Emerson Electric Co. | Interior permanent magnet machine with reduced magnet chattering |
| US6946766B2 (en) | 2002-08-28 | 2005-09-20 | Emerson Electric Co. | Permanent magnet machine |
| JP2006081377A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機のロータ |
| JP2006333656A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp | 回転電機の回転子及びそれを用いた回転電機 |
| US7282827B2 (en) | 2003-09-19 | 2007-10-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Permanent magnet motor |
| US7327062B2 (en) * | 2003-12-08 | 2008-02-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Rotor for rotary electric machine |
| JP2008125203A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Meidensha Corp | ベアリングレスモータに適用した順突極モータ |
| JP2010004676A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Ihi Corp | 永久磁石同期モータ |
| US7667363B2 (en) | 2006-04-20 | 2010-02-23 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Permanent magnet embedment rotating electric machine, motor for car air conditioner, and enclosed electric compressor |
| JP2010088219A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石埋め込み型回転子及び掃除機 |
-
1998
- 1998-02-26 JP JP10044943A patent/JPH11252840A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084690A (ja) * | 2000-02-09 | 2002-03-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電動機 |
| US6812614B2 (en) | 2000-06-16 | 2004-11-02 | Fanuc Ltd. | Rotor for a synchronous motor defined by a hyperbolic function |
| EP1248348A1 (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-09 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet type rotating electrical machine, and power generation system and drive system using it |
| US6657350B2 (en) | 2001-04-05 | 2003-12-02 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet type rotating electrical machine, and power generation system and drive system using it |
| WO2004019467A1 (en) * | 2002-08-26 | 2004-03-04 | Abb Oy | A rotor for a permanent-magnet electrical machine and a method for manufacturing it |
| US7432624B2 (en) | 2002-08-26 | 2008-10-07 | Abb Oy | Rotor for a permanent-magnet electrical machine and a machine for manufacturing it |
| US6946766B2 (en) | 2002-08-28 | 2005-09-20 | Emerson Electric Co. | Permanent magnet machine |
| US6891298B2 (en) | 2002-08-28 | 2005-05-10 | Emerson Electric Co. | Interior permanent magnet machine with reduced magnet chattering |
| US6727623B2 (en) * | 2002-08-28 | 2004-04-27 | Emerson Electric Co. | Reduced impedance interior permanent magnet machine |
| US6717314B2 (en) | 2002-08-28 | 2004-04-06 | Emerson Electric Co. | Interior permanent magnet motor for use in washing machines |
| US7282827B2 (en) | 2003-09-19 | 2007-10-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Permanent magnet motor |
| US7327062B2 (en) * | 2003-12-08 | 2008-02-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Rotor for rotary electric machine |
| JP2006081377A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機のロータ |
| JP4574297B2 (ja) * | 2004-09-13 | 2010-11-04 | 日産自動車株式会社 | 回転電機のロータ |
| JP2006333656A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp | 回転電機の回転子及びそれを用いた回転電機 |
| US7667363B2 (en) | 2006-04-20 | 2010-02-23 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Permanent magnet embedment rotating electric machine, motor for car air conditioner, and enclosed electric compressor |
| JP2008125203A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Meidensha Corp | ベアリングレスモータに適用した順突極モータ |
| JP2010004676A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Ihi Corp | 永久磁石同期モータ |
| JP2010088219A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石埋め込み型回転子及び掃除機 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3766358B2 (ja) | 永久磁石内蔵型モータロータ | |
| JPH11252840A (ja) | 回転電機の回転子 | |
| JP3716809B2 (ja) | 回転電機 | |
| WO2011001533A1 (ja) | 永久磁石型回転電機 | |
| JPWO2004064225A1 (ja) | 永久磁石型電動機 | |
| JP2004015906A (ja) | 永久磁石形モータ | |
| JP2002084722A (ja) | 永久磁石電動機 | |
| JP3659055B2 (ja) | 電動機のロータ | |
| JP5383915B2 (ja) | 永久磁石型回転電機 | |
| JP2002345189A (ja) | 永久磁石埋め込み同期電動機 | |
| JP3740353B2 (ja) | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 | |
| JP3703907B2 (ja) | ブラシレスｄｃモータ | |
| JP4855747B2 (ja) | 永久磁石型リラクタンス回転電機 | |
| JP2001286110A (ja) | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 | |
| JP2005328679A (ja) | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 | |
| JP2013115899A (ja) | 永久磁石式電動機の回転子及びその製造方法並びに永久磁石式電動機 | |
| JPH1189133A (ja) | 永久磁石形モータ | |
| CN111509883A (zh) | 一种转子组件以及轴向磁场电机 | |
| JP2000333390A (ja) | 永久磁石電動機 | |
| JP5084899B2 (ja) | 永久磁石型電動機 | |
| JP3210634B2 (ja) | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 | |
| JP2003032985A (ja) | 永久磁石型電動機の固定子 | |
| JPH1127913A (ja) | リラクタンス型回転電機 | |
| JP4898692B2 (ja) | 電気機械のための回転子−固定子構造 | |
| JPH11155247A (ja) | 埋め込み磁石型回転子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040823 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070605 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080318 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080512 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090707 |