JPS58136258A

JPS58136258A - 永久磁石回転子

Info

Publication number: JPS58136258A
Application number: JP57017478A
Authority: JP
Inventors: Fumio Tajima; 文男田島; Tsunehiro Endo; 常博遠藤; Kunio Miyashita; 邦夫宮下; Hiroshi Okuda; 奥田　宏史
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-02-08
Filing date: 1982-02-08
Publication date: 1983-08-13
Also published as: JPH0158748B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、永久磁石回転子に係り、積層鉄心内に永久磁
石を配置した永久磁石回転子で、特に、空隙磁束密度を
高め、かつ電機子反作用脈動磁束を抑制した構造の永久
磁石回転子に関するものである。

積層鉄心内に永久磁石を配置した永久磁石回転子の構造
については、主に自己始動巻線を有する構造について検
討されている。

そのうち、永久磁石としてフェライト磁石を使用したも
のでは、その磁石の残留磁束密度が低いため、一定の回
転子寸法内では磁石断面積を多くし、磁束量を多くする
工夫がなされるものである。

これについての従来例を、まず説明する。

ここで、第１図は、永久磁石モータの部分開披断面図で
ある。

すなわち、固定子１は、ハウジング３の内部に固定子鉄
心４と固定子巻線５とを収納している。

永久磁石回転子２は、シャフト６上に、永久磁石８を内
蔵した積層鉄心７と、前記両者を固定するアルミダイカ
スト９からなシ、エンドブラケット１０、ベアリング１
１とによって、固定子１にたいして回転できるように支
承されている。

第２図は、上述の永久磁石モータの回転子のうち、後述
する本発明に係るものに最も近い従来例の永久磁石回転
子の断面図である。

すなわち、周方向に着磁した第１の永久磁石８１と、各
別に分離して形成された、外周積層鉄心７１と内周積層
鉄心７２との間に配置される第２の永久磁石８２と、ア
ルミダイカスト９１シヤフト６とで永久磁石回転子２が
構成される。

なお、図示に係るものは、４極のものを例示し、永久磁
石は、それぞれ図中の矢印のように着磁されるものであ
る。

ここで、永久磁石回転子２からｍｌ定子１に通る磁束量
の大半は、第１の永久磁石８１によって作られ、第２の
永久磁石８２は、主に、内、外周積層鉄心７２．７１間
の磁束漏洩防止用に使われるものである。

この従来形の永久磁石モータにおいては、回転子内磁石
面積を表わす磁石長である、２×（ｔ１十ｔ２）が十分
大きく取れず、したがって、永久磁石回転子２から固定
子１への磁束量（空隙磁束量）が少なく、小出力のモー
タとなる欠点がある。

また、この種モータを、一般の正弦波商用電源でなく、
特に永久磁石回転子２の位置を検出し、インバータなど
で運転する、いわゆる永久磁石ブラシレスモータとして
運転する場合においては、脈動磁束が大になる欠点があ
る。

以下に、その原理を、第３図の動作説明図により説明す
る。

第３図の（Ｃ）は、永久磁石回転子２の周方向展開図で
、固定子巻線を流れる電流による巻線起磁力は、同図の
（ａ）のように表わされ、それによって、磁束は同図の
（ｂ）のように生じ、同図（Ｃ）中に示すφａのように
流れる。

すなわち、このようなものでは、図示のごとく巻線起磁
力が脈動して、その結果φａに係る脈動磁束を生ずるも
のであるが、上記の構造では、永久磁石回転子内の脈動
磁束を抑制するものがないため、脈動磁束が犬、すなわ
ち甚だしく生ずるようになり、それによって、騒音、損
失増加などを引き起す欠点があったものである。

本発明は、上記のような従来技術に係るものの欠点を無
くシ、界磁磁束量が大きくとれ、かつ、特に永久磁石ブ
ラシレスモータとして運転した場合の脈動磁束を抑制し
うる永久磁石回転子の提供を、その目的とするものであ
る。

本発明の要点は、磁化方向が周方向で、かつ異なる極間
に配置される第１の永久磁石と、外周積層鉄心と内周積
層鉄心間にＶ字状に配置した第２の永久磁石とで、１磁
極を構成することによって、磁石の使用面積を大きくす
ることによる界磁磁束量の増加と、かつ第２の永久磁石
で１磁極を２分することによって、永久磁石ブラシレス
モータとしての運転時の脈動磁束の抑制ができるように
したものである。

本発明の特徴は、積層鉄心内に永久磁石を配置するよう
にした永久磁石回転子において、磁化方向が周方向で、
かつ異なる極間に配置される第１の永久磁石と、外周積
層鉄心と内周積層鉄心間に配置され、シャフト中心から
半径方向の外側に向ってＶ字状に配置された第２の永久
磁石とからなり、当該部１．第２の永久磁石によって、
積層鉄板組立時に分離しない程度の機械程度で、かつ無
負荷時の永久磁石の磁束によって飽和しない程度の半径
方向の幅を有する僅かなブリッジ部を介して２分された
構造を有するように構成された永久磁石回転子にある。

次に、本発明に係る実施例を、第４，５図により説明す
る。

ここで、第４図は、本発明の一実施例に係る永久磁石回
転子の断面図、第５図の（ａ）〜（Ｃ）は、後述する動
作説明図である。

まず、第４図において、永久磁石回転子２人は、磁化方
向が周方向でＮ、Ｓ極間に配置された第１の永久磁石８
１Ａと、図示のごとく１つの外周積層鉄心７１Ａと内周
積層鉄心７２Ａ間に配置され、各Ｎ、Ｓの１極について
２つの永久磁石からなり、かつ半径方向外側に向ってＶ
字状に配置された第２の永久磁石８２Ａと、アルミダイ
カス）９Ａ。

鉄などの補強ビン１２とから構成されるものであ、９，
７３．７４はブリッジ部である。

なお、６Ａはシャフト、７Ａは積層鉄心であり、外周積
層鉄心７１Ａと内周積層鉄心７２Ａとは切離されてはい
ず一体のものであり、永久磁石はフェライト磁石に係る
ものである。

しかして、永久磁石８１Ａ、８２Ａは、図示矢印のよう
に磁化されるものである。

そして上述のごとく、上記一体の積層鉄心７Ａは、磁極
を形成する外周積層鉄心７１Ａと内周積層鉄心７２Ａと
からなり、両者は、ブリッジ部７３により結合されて一
体となっているものである。

また、外周積層鉄心７１Ａは、図示左側のＳ極のごとく
、１磁極当り２個配設されるもので、両者は、半径方向
の僅かなブリッジ部７４によって結合された構造となっ
ている。

ここで、上述のブリッジ部７４は、これにより２分され
た磁極が組立工程中において分離切断しない程度の機械
的強度を有する半径方向の幅で、かつ、無負荷時に、両
側の永久磁石−よる磁束で、ブリッジ部７４の両端側部
分が飽和し、ブリッジ部７４と固定子との間の空隙の磁
束分布に凹部が生ぜず一様の分布となるような幅とする
ものである。

以上に述べた構成によれば、回転子内磁石面積を表わす
磁石長である、２　ｘ　（ｔｔ　＋Ａｔ　　）は、図示
のごとく、従来例のものにたいし、はるかに大きく取る
ことができ、同一寸法で、出力の大きく取れるモータと
することができるものである。

第５図は、上記の永久磁石回転子に係る永久磁石モータ
を、永久磁石ブラシレスモータとしてインバータ運転し
た場合の動作説明図である。

そして、（ａ）は巻線起磁力、（ｂ）は磁束を示し、（
Ｃ）は回転子の展開図である。

すなわち、従来例と同じ巻線起磁力である図示（ａ）に
たいして、その巻線起磁力による磁束を通す磁路（ブリ
ッジ部７４）が、さきに述べたごとく僅かで狭いために
、Φ）に示すごとくその磁束量が小さくなる。

すなわち、脈動磁束に係る磁束φａの磁路は同図の（Ｃ
）に示すようになシ、この磁路中の磁気抵抗が大きいた
めに、当該脈動磁束は抑制されるようＫなるものである
。

これにより、脈動磁束によって生じる騒音、損失などが
低く押さえられるものである。

上記の実施例によれば、界磁磁束量が多く取れ、したが
って出力の大きい永久磁石モータの提供を可能とするも
のであり、また、それを永久磁石ブラシレスモータとし
て運転した場合には、騒音。

脈動損失の少ないものとすることができるものである。

規定の磁束量計算になる試算では、さきに述べた従来例
のものにたいして、本実施例に係る構成のものでは、３
０％程度、磁束量の大きいモータ（約２．２ＫＷのもの
）とすることができるものである。

これは、さきにも述べたフェライト磁石を用いたものに
係るものであるが、一般の永久磁石材料を用いても、従
来例のものに比し顕著な効果を所期することができるも
のである。

以上に述べたところをも総合して、本発明によるときは
、固定子と回転子との間の空隙磁束密度全高め、かつ電
機子反作用脈動磁束を抑制した構造の永久磁石回転子を
提供することができ、これにより、出力の大きい永久磁
石モータを所期することができるものであって、実用的
効果にすぐれた発明ということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、永久磁石モータの部分開披断面図、第２図は
、その従来例に係る永久磁石回転子の断面図、第３図の
（ａ）〜（Ｃ）は、その動作説明図、第４図は、本発明
の一実施例に係る永久磁石回転子の断面図、第５図の（
ａ）〜（Ｃ）は、第４図の永久磁石回転子に係る永久磁
石モータをブラシレスモータとしてインバータ運転した
場合の動作説明図である。２人・・・永久磁石回転子、６Ａ・・・シャフト、７Ａ
・・・積層鉄心、７１人・・・外周積層鉄心、７２Ａ・
・・内周　　。積層鉄心、７３．７４・・・ブリッジ部、８１Ａ・・・
第（３，ヵ１、名）股竿−１” 嶋　１１２１第２に１も　３　記桔ｔ＋日７ム第　５　口

Claims

【特許請求の範囲】

１、積層鉄心内に永久磁石を配置するようにした永久磁
石回転子において、磁化方向が周方向で、かつ異なる極
間に配置される第１の永久磁石と、外周積層鉄心と内周
積層鉄心間に配置され、シャフト中心から半径方向の外
側に向ってＶ字状に配置された第２の永久磁石とからな
シ、当該第１゜第２の永久磁石によって囲まれる１磁極
が、その第２の永久磁石によって、積層鉄板組立時に分
離しない程度の機械強度で、かつ無負荷時の永久磁石の
磁束によって飽和しない程度の半径方向の幅を有する僅
かなブリッジ部を介して２分された構造を有するように
構成したことを特徴とする永久磁石回転子。