永久磁石同期電動機の回転子

【課題】埋め込み磁石同期電動機の回転子内部に埋め込まれた永久磁石の起磁力分布には、空間高調波が含まれており、分布巻の電動機の場合、固定子ティースに高次の高調波磁束が鎖交するため、固定子の鉄損を増加させる問題があった。
【解決手段】回転子に埋め込まれている磁石のギャップ側に空隙を設け、回転子の磁石起磁力分布を正弦波に近づけることを特徴とする。固定子に鎖交する高調波磁束が減少し、固定子の鉄損を減少させることが出来るという利点がある。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期電動機の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石同期電動機は主に産業用機器に用いられている電動機である。回転子内部に永久磁石が埋め込まれている埋め込み磁石同期電動機と、回転子表面に永久磁石が存在する表面磁石同期電動機がある。
永久磁石同期電動機は従来からある誘導電動機などに比べ効率がよいという長所がある。
【０００３】
しかし、回転子内部にある永久磁石の起磁力分布には空間高調波が含まれており、分布巻の電動機の場合、固定子ティースに高次の高調波磁束が鎖交するため、固定子の鉄損を増加させる問題があった。
【０００４】
この改善策として、回転子内部の磁石の角部分に空隙を設け、磁極の角の磁束を弱め、永久磁石の起磁力分布を正弦波に近づける方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献２】特開２００２−２０９３５０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「集中巻ＩＰＭモータの鉄損及び磁石渦電流損解析」、山崎克巳・磯田翼介、電気学会論文誌Ｄ、１２８巻５号、ｐ．６７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、永久磁石同期電動機の回転子の磁石起磁力分布が正弦波ではない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、分布巻固定子鉄心の鉄損を減少させるため、回転子に空隙を設けて磁石磁束を磁極中心に集め、磁石起磁力を正弦波に近づけることを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、永久磁石同期電動機の回転子において、前記回転子には回転子鉄心内部に埋め込まれた永久磁石を備え、前記磁石とギャップの間には空隙を有し、前記空隙は磁石の磁束を磁極の中心に集める形状の空隙であり、前記回転子の作る磁石起磁力分布が正弦波に近づくことを特徴とする永久磁石電動機の回転子。
【００１０】
請求項２の発明によれば、前記空隙は、磁石のギャップ側に２個設けられることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【００１１】
請求項３の発明によれば、前記空隙は、磁石のギャップ側に複数個を設けることで、回転子の作る磁石起磁力分布をより正弦波に近づけることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【００１２】
請求項４の発明によれば、前記空隙は、回転子表面まで貫通していることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【００１３】
請求項５の発明によれば、前記空隙は、磁石の埋め込まれている穴まで貫通していることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【００１４】
請求項６の発明によれば、前記磁石は、１極あたり周方向に１個または複数個に分割されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の永久磁石同期電動機の回転子は、磁石のギャップ側に空隙を設け、磁石の起磁力分布が正弦波に近づくように空隙を設けるため、固定子に鎖交する高調波磁束が減少し、固定子の鉄損を減少させることが出来るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】空隙を２個設けたときの説明図である。（実施例１）
【図２】２段階を持つ矩形波の磁石起磁力分布である。
【図３】空隙を４個設けたときの説明図である。（実施例２）
【図４】３段階を持つ矩形波の磁石起磁力分布である。
【図５】空隙を複数個設けたときの説明図である。（実施例３）
【図６】回転子表面から切り欠きを２個設けたときの説明図である。（実施例４）
【図７】磁石穴から切り欠きを２個設けたときの説明図である。（実施例５）
【図８】永久磁石同期電動機の１極分である。
【図９】矩形波の磁石起磁力分布である。
【図１０】正弦波の磁石起磁力分布である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図８は永久磁石同期電動機の１極を示した図である。図８のような回転子では、磁石の起磁力分布は図９のような矩形波のようになる。本発明の回転子は、永久磁石のギャップ側に空隙を設けることで永久磁石の磁束を磁極の中心に集中させ、磁石の起磁力分布を図１０のような正弦波に近づける。
【実施例１】
【００１９】
図１は、２個の空隙を設けた場合の実施例を示した図である。
【００２０】
磁石から回転子表面へ向かって磁石の磁束を集めるような形状の空隙を設ける。起磁力波形は図２のように２段階となり、正弦波に近づく。
【００２１】
２個の空隙は、回転子中心から磁極の中心へ向かう線を対称に設ける。
【実施例２】
【００２２】
図３は、４個の空隙を設けた場合の実施例を示した図である。
【００２３】
磁石から回転子表面へ向かって磁石の磁束を集めるような形状の空隙を設ける。起磁力波形は図４のように３段階となり、正弦波に近づく。
【００２４】
４個の空隙は、内側の２個と、外側の２個のそれぞれは、回転子中心から磁極の中心へ向かう線を対称に設ける。
【実施例３】
【００２５】
図５は、複数個の空隙を設けた場合の実施例を示した図である。
【００２６】
磁石から回転子表面へ向かって磁石の磁束を集めるような形状の複数個の空隙を設ける。空隙の数が多いほど、磁石の起磁力を正弦波に近づけることが可能である。
【００２７】
複数個の空隙は、回転子中心から磁極の中心へ向かう線を対称に設ける。
【実施例４】
【００２８】
図６は、空隙を固定子表面まで延長し、切り欠きとした場合の実施例を示した図である。
【００２９】
磁石から回転子表面へ向かって磁石の磁束を集めるような形状の切り欠きを設ける。
【００３０】
２個の切り欠きは、回転子中心から磁極の中心へ向かう線を対称に設ける。
【実施例５】
【００３１】
図７は、空隙を磁石埋め込みの穴まで延長した場合の実施例を示した図である。
【００３２】
磁石から回転子表面へ向かって磁石の磁束を集めるような形状の切り欠きを設ける。
【００３３】
２個の切り欠きは、回転子中心から磁極の中心へ向かう線を対称に設ける。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明により、永久磁石同期電動機の回転子の磁石起磁力を正弦波に近づけることができる。固定子の損失を低減することができるため、永久磁石同期電動機全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１回転子
２固定子
３コイル
４永久磁石
５空隙
６切り欠き
７矩形波の磁石起磁力分布
８正弦波の磁石起磁力分布
９２段階を持つ矩形波の磁石起磁力分布
１０３段階を持つ矩形波の磁石起磁力分布

【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石同期電動機の回転子において、前記回転子には回転子鉄心内部に埋め込まれた永久磁石を備え、前記磁石とギャップの間には空隙を有し、前記空隙は磁石の磁束を磁極の中心に集める形状の空隙であり、前記回転子の作る磁石起磁力分布が正弦波に近づくことを特徴とする永久磁石電動機の回転子。
【請求項２】
前記空隙は、磁石のギャップ側に２個設けられることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【請求項３】
前記空隙は、磁石のギャップ側に複数個を設けることで、回転子の作る磁石起磁力分布をより正弦波に近づけることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【請求項４】
前記空隙は、回転子表面まで貫通していることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【請求項５】
前記空隙は、磁石の埋め込まれている穴まで貫通していることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【請求項６】
前記磁石は、１極あたり周方向に１個または複数個に分割されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。

【図１】