JPS6320105B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、永久磁石式同期電動機の回転子に係
るもので、永久磁石を用いた同期電動機の回転子
で、始動特性がよく、かつ生産性のよい永久磁石
式同期電動機の回転子に関するものである。

従来、自己始動形永久磁石式同期電動機として
は、誘導電動機と同様のかご形二次導体を有する
回転子鉄心の内部に永久磁石を埋め込んだ構成の
ものが用いられている。

そして、このかご形導体により誘導電動機作用
で始動し、同期引き入れを行なつたのち、永久磁
石の磁束を利用して同期運転されるものである。

このような永久磁石式同期電動機の回転子は、
たとえば、従来例による永久磁石式同期電動機の
回転子の断面図である第１図、およびそのＡ−Ａ
線に沿う断面図である第２図に示すように構成さ
れている。

すなわち、図において、１は回転子鉄心で、そ
の表面に近い内周側に始動用のかご形導体２を有
し、このかご形導体２のさらに内側には永久磁石
３が設けられている。

また、４は、永久磁石３の磁束漏洩防止用の切
り抜き部で、５は、軸方向かしめ用のボルト、６
は、かご形導体２を全周にわたつて短絡するエン
ドリングである。

さらに、７は、回転子鉄心１を軸方向に締めつ
けるとともに、エンドリング６の外部飛び出しを
防止するための当て板であり、８は回転軸で、上
記回転子鉄心１に固く嵌合され、図示しないベア
リングなどで回転自在に取り付けられるものであ
る。

なお、ｄ軸は、磁極における一極の真ん中、つ
まり中心を貫ぬく軸線、ｑ軸は、一極と他の一極
との間の中心を貫ぬく軸線を示すものである。

しかしながら、上述のような従来構造のもの
は、永久磁石３を回転子鉄心１の内部に埋め込ま
なければならないため、その磁石面積を得るため
には、必然的に回転子外径を大きくする必要があ
り、寸法的に大きくなつてしまうという欠点があ
つた。

また、回転子の組立上も、積層すべき鉄心に予
め磁石装着用空間を打抜いておき、その必要数を
積層したものに、あとから永久磁石を挿入しなけ
ればならず、製作上多くの時間と労力とを要し、
したがつて生産性が悪く高価なものとなる欠点が
あつた。

なお、上記のような欠点を補う対策として、第
２図に示すかご形導体２を有する回転子鉄心１の
内部に永久磁石３を埋め込む代りに、当該鉄心の
表面に円弧状永久磁石を貼り付けることが知られ
ているが、その製作工程は容易になるものの、実
質空隙長が大きくなり、特性が大幅に低下してし
まうという欠点を有するものである。

上述のような諸欠点に対処する新たな技術思想
に係るものとして、さらに第３図に示すような構
成の回転子を、本発明者らがさきに開発した。

すなわち、第３図は、その永久磁石式同期電動
機の回転子における第１図Ａ−Ａ線に相当する断
面図であり、１Ａは回転子鉄心、２Ａはかご形導
体、３Ａ−１，３Ａ−２は永久磁石、８Ａは回転
軸、９Ａは鉄心部であり、ｄ、ｑ軸は第２図と同
様である。

本構成に係るものは、永久磁石３Ａ−１，３Ａ
−２が回転子鉄心１Ａの表面に接着などの方法に
より固着されて、磁極を形成するものである。

なお、図示のものは４極に係る場合を示してい
るもので、永久磁石３Ａ−１，３Ａ−２は、図示
のごとく交互にＮ、Ｓ極に着磁されているもので
ある。

また、かご形導体２Ａは、隣接する磁極に係る
当該永久磁石３Ａ−１，３Ａ−２間へ等径に配置
して設けられたものであり、図示のものは、１箇
所に２個ずつ設けられているが、これは１個以上
であればよく、始動トルクは該かご形導体の数に
よつて制御できるものである。

なお、このような回転子は、通常のかご形誘導
電動機用の回転子の表面に、各永久磁石を装着す
る溝を切り欠いて製作してもよく、もちろん、第
３図に示すような回転子鉄心１Ａを予め打抜き、
これを積層して組立ててもその効果は変らない。

そして、かご形導体２Ａは、誘導電動機用かご
形巻線と同様に、銅、アルミニウムなどの良導電
性の材質で作られ、特にアルミニウムの場合、ダ
イカストで作ることができる。

すなわち、上記構成のものは、隣接磁極に係る
永久磁石３Ａ−１，３Ａ−２間に、それらの各永
久磁石と等径上に、鉄心部９Ａ中にかご形導体２
Ａを埋め込んだ部分が分散配置されているため、
かご形導体２Ａを用いての誘導電動機作用として
の始動時においても、磁束は鉄心部９Ａを通じ
て、かご形導体２Ａに有効的に交差するから、良
好な始動特性を得ることができるものである。

また、各永久磁石が回転子表面に設けられてい
るから、製作工程上簡単になり、組み立ても容易
で、生産性よく安価な永久磁石式同期電動機の回
転子および当該電動機を得ることができるもので
ある。

このように、第３図に示すものは、さきの第１
図に示す従来例のものに比べ、その多くの欠点を
解消しうるものであるが、このものは、なお次の
ような欠点を有し十全なものとは称しえないもの
である。

すなわち、第３図における、図示しない固定子
の主励磁極と、図中ｄ軸で表わした、各永久磁石
の中心を貫ぬく、回転子直軸とが一致した位置で
停止した際の始動トルクが低下するという欠点を
有するものである。

本発明は、上述した従来技術および、さきに開
発したものにおける欠点を解消し、永久磁石とか
ご形導体とを等径上に分散配置するようにし、か
つ、各磁極を分割した部位にも同一態様でかご形
導体を装備し、その組立てを容易にして生産性を
向上させるとともに、良好な始動特性を有する永
久磁石式同期電動機の回転子の提供を、その目的
とするものである。

本発明に係る、永久磁石式同期電動機の回転子
の構成は、回転子鉄心の表面に磁極に係る永久磁
石を装着したものにおいて、その隣接磁極間へ当
該永久磁石と等径上に、１個以上の、鉄心中にか
ご形導体を埋め込んだ部分を分散配置し、さらに
各磁極を分割して、該分割部にも等径上に、鉄心
中にかご形導体を埋め込んだ部分を装備せしめた
ものである。

次に、本発明に係る各実施例を図面に基づいて
説明する。

まず、第４図は、本発明の一実施例に係る永久
磁石式同期電動機の回転子の第３図と同様の断面
図である。

図において、１Ｂは回転子鉄心、２Ｂ−１，２
Ｂ−２は、かご形導体、３Ｂ−１ａ，３Ｂ−１
ｂ，３Ｂ−２ａ，３Ｂ−２ｂは、それぞれ、分割
された磁極に係る永久磁石、８Ｂは回転軸、９Ｂ
は鉄心部であり、ｄ、ｑ軸はさきに述べたと同様
である。

しかして、本実施例がさきの第３図に示すもの
と異なる点は、一極分永久磁石の中央を分割し、
ここに別のかご形導体を装備するようにした点に
ある。

すなわち、３Ｂ−１ａ，３Ｂ−１ｂ，３Ｂ−２
ａ，３Ｂ−２ｂは、それぞれ中央で分割された永
久磁石であり、これらの中間に、かご形導体２Ｂ
−１と同様のかご形導体２Ｂ−２を対称的に設け
るようにしたものである。

さらに、その構成を詳述すると、隣接磁極に係
る、さきの第３図に述べた永久磁石３Ａ−１，３
Ａ−２に相当するものの間へ、これらの永久磁石
と等径上に、１個以上の、回転子鉄心１Ｂ中にか
ご形導体２Ｂ−１，２Ｂ−２を埋め込んだ部分を
分散配置し、さらに、上記各磁極を分割して、そ
の分割部である永久磁石３Ｂ−１ａと３Ｂ−１ｂ
との間、３Ｂ−２ａと３Ｂ−２ｂとの間などへ
も、これらの永久磁石と等径上に、回転子鉄心１
Ｂ中にかご形導体２Ｂ−１，２Ｂ−２を埋め込ん
だ部分を装備せしめるようにして、第４図に示す
全体構成としたものである。

このように構成することにより、特に、始動時
においては、固定子側からの回転磁界によつて誘
導機として回転するものであるが、かご形導体部
分は鉄心に囲まれており、この鉄心の比誘磁率
は、永久磁石すなわち空気と同様の比誘導率μs＝
１のものとは大きく異なるから、かご形導体部分
へ磁束が集中する現象が生じ、かご形導体と、よ
り多く鎖交して、効率よい始動が行えるものであ
る。

また、さきに述べた、第３図のものにおける、
図示しない固定子の主励磁極と、そのｄ軸で表わ
した回転子直軸とが一致した位置で停止した際の
始動トルクが低下するという欠点を解消する効果
があるとともに、図中ｑ軸で表わした横軸と前記
直軸との相対関係を同等にすることができ、直軸
リアクタンスXdと横軸リアクタンスXqとを一致
させることができるものである。

このことは、また、回転子表面における磁束分
布の不平衡を緩和することになるから、特性向上
が得られるという効果をあわせ有するものであ
る。

次に、第５図は、本発明の他の実施例に係るも
のの第４図と同態様の断面図である。

図において、第４図と同一符号の部分は同等部
分を示し、３Ｃ−１ａ，３Ｃ−１ｂ，３Ｃ−２
ａ，３Ｃ−２ｂは、磁極に係るそれぞれ分割され
た永久磁石である。

しかして、本実施例が、第４図に示す実施例と
異なるのは、一極分の永久磁石を分割する点を、
当該磁石の周方向中央部ではなく、一方に片寄ら
せた点にある。

すなわち、永久磁石３Ｃ−１ａ，３Ｃ−１ｂあ
るいは３Ｃ−２ａ，３Ｃ−２ｂと、かご形導体２
Ｂ−１，２Ｂ−２との相互位置関係を非対称とな
らしめた点にある。

本実施例では、分割した永久磁石３Ｃ−１ａ，
３Ｃ−１ｂ，３Ｃ−２ａ，３Ｃ−２ｂの中間部に
あるかご形導体２Ｂ−２間の中心軸Ｐ−Ｐは、直
軸（ｄ軸）と図示のごとくα度だけずれている。

これにより、本実施例においては、回転子表面
の磁束の整数関係をずらせる、すなわち、もとの
磁束分布における整数分割分布をずらせる、こと
によつて、発生磁束高調波成分の次数をずらせる
ことができるから、整数分布の対称的位置にある
場合に発生しやすい高調波成分によるブレーキト
ルクを減少することができ、トルク特性を向上す
る効果が得られるものである。

第６図は、本実施例による特性向上の改善例を
示す特性図であつて、その対称的位置にある場合
のイのように始動特性が、対称軸をずらせること
により同図ロのような良好な始動特性として実測
されたものである。

以上、上記各実施例によれば、永久磁石をかご
形導体と等径上に外側から装着することができる
から組立てが容易となつて生産性を向上せしめう
るものであり、また磁石面積を大にすることがで
き、かつかご形導体の実質的空隙長の増加率を低
減することができる点を含んで、その始動特性も
良好にすることができる効果がある。

なお、上記の各実施例においては、同一極永久
磁石の分割部は１箇所の例を示したが、これに限
定されるものではなく、１箇所以上任意の数の箇
所とすることができ、同等の効果を所期しうるも
のである。

また、各実施例においては、４極形のものにつ
いて説明したが、それ以外の極数を有する同期電
動機に係る回転子にも、もちろん適用できるもの
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、始動特性がよく、かつ生産性のよい永
久磁石式同期電動機の回転子を得ることができる
ものであり、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、従来例による永久磁石式同期電動機
の回転子の断面図、第２図は、そのＡ−Ａ線に沿
う断面図、第３図は、さきに開発した永久磁石式
同期電動機の回転子における第１図のＡ−Ａ線に
相当する断面図、第４図は、本発明の一実施例に
係る永久磁石式同期電動機の回転子の第３図と同
様の断面図、第５図は、本発明の他の実施例に係
るものの第４図と同態様の断面図、第６図は、そ
の特性向上の改善例を示す特性図である。 １Ｂ，１Ｃ……回転子鉄心、２Ｂ−１，２Ｂ−
２……かご形導体、３Ｂ−１ａ，３Ｂ−１ｂ，３
Ｂ−２ａ，３Ｂ−２ｂ，３Ｃ−１ａ，３Ｃ−１
ｂ，３Ｃ−２ａ，３Ｃ−２ｂ……永久磁石、８Ｂ
……回転軸、９Ｂ……鉄心部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転子鉄心の表面に磁極に係る永久磁石を装
   着したものにおいて、その隣接磁極間へ当該永久
   磁石と等径上に、１個以上の、鉄心中にかご形導
   体を埋め込んだ部分を分散配置し、さらに各磁極
   を分割して、該分割部にも等径上に、鉄心中にか
   ご形導体を埋め込んだ部分を装備せしめたことを
   特徴とする永久磁石式同期電動機の回転子。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   各磁極を中央で分割し、その分割部に鉄心中にか
   ご形導体を埋め込んだ部分を装備せしめたもので
   ある永久磁石式同期電動機の回転子。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   各磁極をその中央より片寄らせたところで分割
   し、その分割磁極間に装備するかご形導体を埋め
   込んだ鉄心部の中心軸を当該永久磁石極の中心よ
   りずらせたものである永久磁石式同期電動機の回
   転子。