JPS59175363A - 永久磁石式同期機 - Google Patents
永久磁石式同期機Info
- Publication number
- JPS59175363A JPS59175363A JP58047275A JP4727583A JPS59175363A JP S59175363 A JPS59175363 A JP S59175363A JP 58047275 A JP58047275 A JP 58047275A JP 4727583 A JP4727583 A JP 4727583A JP S59175363 A JPS59175363 A JP S59175363A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- permanent magnet
- pole
- magnetic flux
- center
- point
- 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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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
- H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は永久研石式同期機に係り、％に電機子反作用に
よる巨細−ｊ期リアクタンスを減少させることによって
特性の改善と小形軽量化を０差した同期機の改良に胸す
る。
よる巨細−ｊ期リアクタンスを減少させることによって
特性の改善と小形軽量化を０差した同期機の改良に胸す
る。
回転子鉄心の内部に′ｎ磁として永久磁石を設けた従来
の同期機の構造は、第１図に示すような種々の形態で永
久磁石１が配置もれており、（ａＪΦ） ＜Ｃ）（ｄ）
に示す四つの例ではいずれも軸心な通る半径方向線に漬
った位に２よひこの半径方向線に直角な位置のいずれか
又は双方に永久磁石ｌが配置さＩしている・この永久磁
石ｌは回転子鉄心２内にあって輻方向（図中ＮＳ方向）
Ｋ着磁されるので、図示の如き磁束を生じ、永久磁石ｌ
の中間に図示の如＠ＮＳの磁極を作シ出す。
の同期機の構造は、第１図に示すような種々の形態で永
久磁石１が配置もれており、（ａＪΦ） ＜Ｃ）（ｄ）
に示す四つの例ではいずれも軸心な通る半径方向線に漬
った位に２よひこの半径方向線に直角な位置のいずれか
又は双方に永久磁石ｌが配置さＩしている・この永久磁
石ｌは回転子鉄心２内にあって輻方向（図中ＮＳ方向）
Ｋ着磁されるので、図示の如き磁束を生じ、永久磁石ｌ
の中間に図示の如＠ＮＳの磁極を作シ出す。
ｍ１ｌＷ中、（ａ）は２極、（ｂ、ｌは４極、（Ｃ〕Ｌ
６他、（ψＦｉ４極を示し、Ｄは直軸、Ｑは横軸を指し
ている・また、回転子鉄心２の外周にはダンパ巻線３が
一様に配置され、回転子と固定子とのギャップ長さは全
周にわたり一様の長さを有し、ギャップとしてＬ非突＠
Ｉ！、機の構造である。
６他、（ψＦｉ４極を示し、Ｄは直軸、Ｑは横軸を指し
ている・また、回転子鉄心２の外周にはダンパ巻線３が
一様に配置され、回転子と固定子とのギャップ長さは全
周にわたり一様の長さを有し、ギャップとしてＬ非突＠
Ｉ！、機の構造である。
この第１図に示す構造の同期機における電機子反作用磁
束の磁路を４極のものにつき考察してみると、第２図に
おいて横軸Ｑ方向の電機子反作用磁束力としてｈ矢印方
向の横軸磁束を生じ、仁の磁束の磁路にあっては永久磁
石ｌを通る取分が存在せず、通常の非突極機と同様磁気
抵抗は主としてギャップ長さにより決定される。
束の磁路を４極のものにつき考察してみると、第２図に
おいて横軸Ｑ方向の電機子反作用磁束力としてｈ矢印方
向の横軸磁束を生じ、仁の磁束の磁路にあっては永久磁
石ｌを通る取分が存在せず、通常の非突極機と同様磁気
抵抗は主としてギャップ長さにより決定される。
他方、第３図において直軸り方向のＸ根子反作用起磁力
としてれ矢印方向の直軸磁束を生じ、この磁束の磁路に
は永久磁石ｌが存在する。フェライトからなる永久磁石
ｌの透磁率は真壁の透磁率に近くあたかもギャップ長さ
を増大したのと同様になって磁気抵抗が大きくなり、磁
極の両端部分で磁束が永久磁石１を回シ込むのでギヤツ
ブ分を通る磁束が大きくなる。したがっテ、直軸磁束は
減少し、直軸リアクタン、ｚＸｄが横軸リアクタンスｘ
ｑよす小さくなっテ、実際上一様なギャップ長さを有し
ても突極性を有することＫなる・このため、次式に示す
出力の式も突極機のものがあてはま９、しかも式中反作
用トルクを示す第２項の係数（ｌ／Ｘｑ−１／Ｘｄ）も
前述したＸｑ ） Ｘｄのために負の値を示す。
としてれ矢印方向の直軸磁束を生じ、この磁束の磁路に
は永久磁石ｌが存在する。フェライトからなる永久磁石
ｌの透磁率は真壁の透磁率に近くあたかもギャップ長さ
を増大したのと同様になって磁気抵抗が大きくなり、磁
極の両端部分で磁束が永久磁石１を回シ込むのでギヤツ
ブ分を通る磁束が大きくなる。したがっテ、直軸磁束は
減少し、直軸リアクタン、ｚＸｄが横軸リアクタンスｘ
ｑよす小さくなっテ、実際上一様なギャップ長さを有し
ても突極性を有することＫなる・このため、次式に示す
出力の式も突極機のものがあてはま９、しかも式中反作
用トルクを示す第２項の係数（ｌ／Ｘｑ−１／Ｘｄ）も
前述したＸｑ ） Ｘｄのために負の値を示す。
ここで、■は端子電圧、ＥＯは永久磁石による無負荷誘
起起電力、Ｘｄｄ直軸リアクタンス、Ｘｑは横軸リアク
タンス、Ｊは負荷角テある◎上述の突極機の性質を有す
る永久磁石式同期機にあって、上式の第１項は永久磁石
によるトルクであるが、式から明らかなように同一の永
久磁石であれば直軸リアクタンスＸｄが小さい程第１項
が大きくなる。
起起電力、Ｘｄｄ直軸リアクタンス、Ｘｑは横軸リアク
タンス、Ｊは負荷角テある◎上述の突極機の性質を有す
る永久磁石式同期機にあって、上式の第１項は永久磁石
によるトルクであるが、式から明らかなように同一の永
久磁石であれば直軸リアクタンスＸｄが小さい程第１項
が大きくなる。
ここで更に直軸リアクタンスＸｄにつき考察する０回転
子鉄心２の磁路は複雑であるため、有限要素法を用いて
解析すると、直軸反作用起磁力を加えたときのキャップ
の磁束密度分布は第４図に示す波形となる。すなわち、
磁極の両端部（横軸近く）では直軸り方向の起磁力とは
反対方向の磁束が存在していることが判明する。
子鉄心２の磁路は複雑であるため、有限要素法を用いて
解析すると、直軸反作用起磁力を加えたときのキャップ
の磁束密度分布は第４図に示す波形となる。すなわち、
磁極の両端部（横軸近く）では直軸り方向の起磁力とは
反対方向の磁束が存在していることが判明する。
このことは永久磁石ｌの磁気抵抗と比べてギャップの磁
気抵抗が小さいので、第３図とその説明にて明らかなよ
うに直軸磁束の一部が永久磁石ｌを回り込んでギャップ
を通るからでめる・従って、回転子鉄心２にて直軸磁束
の磁路の磁気抵抗を更に大すくシて直細りアクタンスＸ
ｄを小さくしようとしても磁極端部である横軸近くのギ
ャップの磁路での磁気抵抗が既に小さいので、更にそれ
以上直軸リアクタンスＸｄを減少させることは困難であ
る。
気抵抗が小さいので、第３図とその説明にて明らかなよ
うに直軸磁束の一部が永久磁石ｌを回り込んでギャップ
を通るからでめる・従って、回転子鉄心２にて直軸磁束
の磁路の磁気抵抗を更に大すくシて直細りアクタンスＸ
ｄを小さくしようとしても磁極端部である横軸近くのギ
ャップの磁路での磁気抵抗が既に小さいので、更にそれ
以上直軸リアクタンスＸｄを減少させることは困難であ
る。
そこで本発明は上述の欠点ｉ／（鑑み、直軸リアクタン
スを減少させて特性改善と小屋化を図ったことを目的と
する。
スを減少させて特性改善と小屋化を図ったことを目的と
する。
かかる目的を達成する本発明は、回転子鉄心の内部に永
久磁石を設けた同期機において、磁極の中心から電気角
で９０′離れた点を基点として、この基点を中心にして
基点の両側に対称に上記回転子鉄心の外周面を切欠いた
ことを特徴とする＠ ここで、第５図〜第７図を参照して本発明の詳細な説明
する６第５図においては、第２図第３図と同様４極の同
期機のｌ／４に分割した部分を示すものである。回転子
鉄心２の内部に配置された永久磁石ＩＫよって形成され
る磁束は直軸り方向に磁極を作り、この磁極の中心は永
久磁石１間の中間点に位置する・この磁極の中心から電
気角で９０°離れた点を基点とすると、この基点は横軸
上に存在する＠この基点を中心にして基点の両側には対
称忙切欠き４が形成される・切欠き４は回転子の外周面
であって回転子鉄心２に形成される。また切欠８４の長
さは、基点の片側につき電気角で５〜４５ の範囲内が
好ましい。
久磁石を設けた同期機において、磁極の中心から電気角
で９０′離れた点を基点として、この基点を中心にして
基点の両側に対称に上記回転子鉄心の外周面を切欠いた
ことを特徴とする＠ ここで、第５図〜第７図を参照して本発明の詳細な説明
する６第５図においては、第２図第３図と同様４極の同
期機のｌ／４に分割した部分を示すものである。回転子
鉄心２の内部に配置された永久磁石ＩＫよって形成され
る磁束は直軸り方向に磁極を作り、この磁極の中心は永
久磁石１間の中間点に位置する・この磁極の中心から電
気角で９０°離れた点を基点とすると、この基点は横軸
上に存在する＠この基点を中心にして基点の両側には対
称忙切欠き４が形成される・切欠き４は回転子の外周面
であって回転子鉄心２に形成される。また切欠８４の長
さは、基点の片側につき電気角で５〜４５ の範囲内が
好ましい。
切欠１！４＃ｉギャップ長さを大きくすることで６９、
この基点を中心にした回転子の外周部分の磁気抵抗を大
きくすることになる。今、一つのモデルにつき有限要素
法で解析した直軸反作用起磁力に関するギャップ磁束密
度分布は第６図に示す特性を有し、第４図に示す特性と
比較すると磁極端部（横軸付近）にて直軸り方向と反対
方向に向う磁束は極めて小さくなる。しかも、第４図と
比較すると磁束の基本波成分も小さくなっている・こう
して切欠ｓ４の形成によって直細りアクタンスＸｄが小
さくなる・また、この切欠き４は横軸Ｑ方向での電機子
反作用起磁力に基づく横軸磁束にも影響を及はし、ギャ
ップ長さの増大により横軸磁束も小さくなって横軸リア
クタンスＸ ｑ ｇｓ’減少する・このため、前述の式
の反作用トルクを表わす第２項において直軸リアクタン
スＸｄ、 横軸リアクタンスＸｑ共に小さくなることで
、切欠＠４の適切な長さの設定によ勺（１／ｘ、−１／
ｘｄ）の絶対値を大きくできるので前述の式の第２項は
負荷角δが９０″より大きいところで正のピーク値を生
じ、従ってこの正のピーク値と第１項との和によシ最人
出力が増大する。
この基点を中心にした回転子の外周部分の磁気抵抗を大
きくすることになる。今、一つのモデルにつき有限要素
法で解析した直軸反作用起磁力に関するギャップ磁束密
度分布は第６図に示す特性を有し、第４図に示す特性と
比較すると磁極端部（横軸付近）にて直軸り方向と反対
方向に向う磁束は極めて小さくなる。しかも、第４図と
比較すると磁束の基本波成分も小さくなっている・こう
して切欠ｓ４の形成によって直細りアクタンスＸｄが小
さくなる・また、この切欠き４は横軸Ｑ方向での電機子
反作用起磁力に基づく横軸磁束にも影響を及はし、ギャ
ップ長さの増大により横軸磁束も小さくなって横軸リア
クタンスＸ ｑ ｇｓ’減少する・このため、前述の式
の反作用トルクを表わす第２項において直軸リアクタン
スＸｄ、 横軸リアクタンスＸｑ共に小さくなることで
、切欠＠４の適切な長さの設定によ勺（１／ｘ、−１／
ｘｄ）の絶対値を大きくできるので前述の式の第２項は
負荷角δが９０″より大きいところで正のピーク値を生
じ、従ってこの正のピーク値と第１項との和によシ最人
出力が増大する。
ここで、切欠き４の長さを変えて計算した結果を下表及
び第７図に示す。
び第７図に示す。
表
この表及び第７図は、磁極の中心から電気角で９０°離
れた横軸Ｑの中心である基点から電気子鉄心２の外周に
浴い切欠いた、片側についての切欠き長さく第５図６）
を電気角で１２．２４゜３７°、及び切欠き無しの４例
につき計算した結果である。切欠き４が存在する例では
いずれも最大出力Ｐｍａ ｘ は、切欠きの無い場合よ
り増大しており、第７図に示すように１７〜３０ の切
欠きの場合が最も著しく、５〜４５ の範囲内で良好で
あり、それ以外の切欠きでも表中に示す切欠きなしの最
大め力１４９１Ｗより大きな出力となって有効である。
れた横軸Ｑの中心である基点から電気子鉄心２の外周に
浴い切欠いた、片側についての切欠き長さく第５図６）
を電気角で１２．２４゜３７°、及び切欠き無しの４例
につき計算した結果である。切欠き４が存在する例では
いずれも最大出力Ｐｍａ ｘ は、切欠きの無い場合よ
り増大しており、第７図に示すように１７〜３０ の切
欠きの場合が最も著しく、５〜４５ の範囲内で良好で
あり、それ以外の切欠きでも表中に示す切欠きなしの最
大め力１４９１Ｗより大きな出力となって有効である。
以上のように切欠１４を設けることで最大出力を増大す
ることができるので、電機子巻線数を適切に設計して誘
起起電力Ｅｏを増大すれば励磁電流を減少できて力率を
改善することができるＯ ま几、グンバ巻線はアルミダイキャストにより形成され
、切欠き４にアルミニウムが充填されるので、ダンパ効
果も増し引入れトルクも増大できる◎ 同期機の始動時では誘導電動機として加速され、トルク
−すベシ特性曲騙上突極性のため一般にすべりα４の近
くでトルクの落ち込み金主ずるのであるが、切欠１！４
を設けることで直軸と横軸のりアクタンスＸｄ、ｘｑと
の差を小さくすれば前式の第２項が小さくなって突極性
が弱まシ、このトルクの落ち込みが減少して円滑な始動
できる。
ることができるので、電機子巻線数を適切に設計して誘
起起電力Ｅｏを増大すれば励磁電流を減少できて力率を
改善することができるＯ ま几、グンバ巻線はアルミダイキャストにより形成され
、切欠き４にアルミニウムが充填されるので、ダンパ効
果も増し引入れトルクも増大できる◎ 同期機の始動時では誘導電動機として加速され、トルク
−すベシ特性曲騙上突極性のため一般にすべりα４の近
くでトルクの落ち込み金主ずるのであるが、切欠１！４
を設けることで直軸と横軸のりアクタンスＸｄ、ｘｑと
の差を小さくすれば前式の第２項が小さくなって突極性
が弱まシ、このトルクの落ち込みが減少して円滑な始動
できる。
以上説明したように本発明によれば切欠きの形成によっ
て最大出力を増大でき同一寸法のものでも定格出力を２
５〜４０％も増大でさ、大幅な小形化が可能となり、し
かも力率の改善。
て最大出力を増大でき同一寸法のものでも定格出力を２
５〜４０％も増大でさ、大幅な小形化が可能となり、し
かも力率の改善。
引入れトルクの増大、始動の向上など特性の改善ができ
た。
た。
第１図Ｃａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） ｔｊ永久磁石
式同期機の四つの例を示す構成図、第２図および第３図
は従来の永久磁石式同期機の構成を示し第２図は横軸磁
束、第３図は直軸磁束の分布をも示す構成図、第４図は
直軸磁束を表わす波形図、第５図は本発明による永久磁
石式同期機の実施例を示す構成図、第６図は本発明実施
例の直軸磁束を示す波形図、第７図は出力と切欠き長さ
との特性を示す白線因である。 図 面 、中、 ｌは永久磁石、 ２は電機子鉄心、 ４は切欠き、 Ｄは直軸〜 Ｑは横軸である。 特許出願人 株式会社 明 電 会 式 理 人 弁理士 光 石 士 部（他１名） 第 １ ９ 第２図 （ｄ）１ ９ 第３図 第４図 第６図 第５図 ？ ２ 第７図 ―荷馬δ
式同期機の四つの例を示す構成図、第２図および第３図
は従来の永久磁石式同期機の構成を示し第２図は横軸磁
束、第３図は直軸磁束の分布をも示す構成図、第４図は
直軸磁束を表わす波形図、第５図は本発明による永久磁
石式同期機の実施例を示す構成図、第６図は本発明実施
例の直軸磁束を示す波形図、第７図は出力と切欠き長さ
との特性を示す白線因である。 図 面 、中、 ｌは永久磁石、 ２は電機子鉄心、 ４は切欠き、 Ｄは直軸〜 Ｑは横軸である。 特許出願人 株式会社 明 電 会 式 理 人 弁理士 光 石 士 部（他１名） 第 １ ９ 第２図 （ｄ）１ ９ 第３図 第４図 第６図 第５図 ？ ２ 第７図 ―荷馬δ
Claims (1)
- １転子鉄心の内部に永久磁石を設けた同期機において、
磁極の中心からｔ見向で９０離れた点全基点として、こ
の基点を中心にして基点の両側を対称に上記１転子鉄心
の外周部を切欠いたことを特徴とする永久憾石式向期機
Ｏ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58047275A JPS59175363A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 永久磁石式同期機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58047275A JPS59175363A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 永久磁石式同期機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59175363A true JPS59175363A (ja) | 1984-10-04 |
Family
ID=12770735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58047275A Pending JPS59175363A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 永久磁石式同期機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59175363A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0803962A1 (en) * | 1996-04-23 | 1997-10-29 | Bamo Elettroutensili S.r.l. | Polar package construction for permanent magnet rotors of alternators and the like |
| WO2007055803A1 (en) * | 2005-10-31 | 2007-05-18 | Caterpillar Inc. | Device having permanent-magnet pieces |
| WO2009090127A2 (de) * | 2008-01-14 | 2009-07-23 | Continental Automotive Gmbh | Elektrische maschine |
| EP2270957A1 (en) * | 2008-03-19 | 2011-01-05 | SANYO Electric Co., Ltd. | Permanent magnet synchronization motor |
-
1983
- 1983-03-23 JP JP58047275A patent/JPS59175363A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0803962A1 (en) * | 1996-04-23 | 1997-10-29 | Bamo Elettroutensili S.r.l. | Polar package construction for permanent magnet rotors of alternators and the like |
| WO2007055803A1 (en) * | 2005-10-31 | 2007-05-18 | Caterpillar Inc. | Device having permanent-magnet pieces |
| WO2009090127A2 (de) * | 2008-01-14 | 2009-07-23 | Continental Automotive Gmbh | Elektrische maschine |
| WO2009090127A3 (de) * | 2008-01-14 | 2009-11-19 | Continental Automotive Gmbh | Elektrische maschine |
| EP2270957A1 (en) * | 2008-03-19 | 2011-01-05 | SANYO Electric Co., Ltd. | Permanent magnet synchronization motor |
| EP2270957A4 (en) * | 2008-03-19 | 2011-09-07 | Sanyo Electric Co | PERMANENT MAGNET SYNCHRONIZATION MOTOR |
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