JP2003284273A - Surface-bonded permanent magnet synchronous dynamo- electric motor - Google Patents
Surface-bonded permanent magnet synchronous dynamo- electric motorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は同期電動機に関し、
特に突極特性を有するように構成した表面貼付永久磁石
同期電動機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous motor,
In particular, it relates to a surface-attached permanent magnet synchronous motor configured to have salient pole characteristics.
【0002】[0002]
【従来の技術】図7を参照して、一般的な同期電動機の
構造について簡単に説明する。図7において、同期電動
機は円筒状の固定子70と回転子80とから成る。固定
子70には、内周側に多数のスロット71が設けられ、
それぞれのスロット71には固定子巻線が収容される。
一方、回転子80においては、表面側に回転子中心に関
して角度間隔をおいて1対以上の永久磁石81が配設さ
れている。ここでは、N極、S極の組み合わせを対とす
る2対、つまり4個の永久磁石81が配設された4極同
期電動機を示している。この種の同期電動機は、SPM
モータとも呼ばれる。2. Description of the Related Art The structure of a general synchronous motor will be briefly described with reference to FIG. In FIG. 7, the synchronous motor comprises a cylindrical stator 70 and a rotor 80. The stator 70 is provided with a large number of slots 71 on the inner peripheral side,
A stator winding is accommodated in each slot 71.
On the other hand, in the rotor 80, one or more pairs of permanent magnets 81 are arranged on the surface side at angular intervals with respect to the center of the rotor. Here, two pairs of pairs of N poles and S poles, that is, a four pole synchronous motor in which four permanent magnets 81 are arranged are shown. This kind of synchronous motor is SPM
Also called a motor.
【0003】このような同期電動機において、固定子7
0から回転子80におけるある永久磁石81を通って回
転子80を経由し、更に隣り合う永久磁石81を通って
固定子70に至るような磁路はd軸磁路と呼ぶことがで
きる。一方、固定子70から回転子80におけるある隣
り合う永久磁石81の間及び回転子80を経由し、更に
隣り合う別の永久磁石81の間を通って固定子70に至
るような磁路はq軸磁路と呼ぶことができる。そして、
q軸磁路用の磁束を生成するために固定子巻線に流れる
電流はq軸電流と呼ばれ、d軸磁路用の磁束を生成する
ために固定子巻線に流れる電流はd軸電流と呼ばれる。In such a synchronous motor, the stator 7
The magnetic path from 0 to a certain permanent magnet 81 in the rotor 80, the rotor 80, and the adjacent permanent magnets 81 to the stator 70 can be called a d-axis magnetic path. On the other hand, there is no magnetic path from the stator 70 to the stator 70 by passing between the adjacent permanent magnets 81 in the rotor 80, passing through the rotor 80, and further passing between the adjacent permanent magnets 81. It can be called an axial magnetic path. And
The current flowing through the stator winding to generate the magnetic flux for the q-axis magnetic path is called the q-axis current, and the current flowing through the stator winding to generate the magnetic flux for the d-axis magnetic path is the d-axis current. Called.
【0004】ところで、上記のような同期電動機は、突
極性を有していないためにリラクタンストルクを活用で
きない。以下に、リラクタンストルクの発生原理につい
て説明する。By the way, the above synchronous motor cannot utilize reluctance torque because it does not have salient poles. The principle of reluctance torque generation will be described below.
【0005】同期電動機におけるd軸−q軸座標上での
定常時の電圧方程式は次の数1で表される。The voltage equation in the steady state on the d-axis and q-axis coordinates in the synchronous motor is expressed by the following equation 1.
【0006】[0006]
【数1】 [Equation 1]
【0007】ただし、vd 、vq はそれぞれd軸、q軸
の電圧を示し、Ra は一相分の電機子抵抗、ωは回転角
速度、Ld 、Lq はそれぞれd軸、q軸のインダクタン
ス、id 、iq はそれぞれd軸、q軸の電流、ψa は永
久磁石による電機子鎖交磁束を示す。However, v d and v q represent voltages on the d-axis and the q-axis, respectively, R a is the armature resistance for one phase, ω is the rotational angular velocity, and L d and L q are the d-axis and the q-axis, respectively. , I d , i q are d-axis and q-axis currents, respectively, and ψ a is the armature flux linkage by the permanent magnet.
【0008】また、トルクTの方程式は上記数1より、 T=Zp [ψa iq +(Ld −Lq )id iq ] で表される。ただし、Zp は極対数である。Further, the equation of the torque T is expressed by the following equation: T = Z p [ψ a i q + (L d −L q ) i d i q ]. However, Z p is the number of pole pairs.
【0009】ここで、電機子電流Ia のq軸からの進み
角βを導入する。すなわち、
iq =Ia cosβ
id =−Ia sinβ
とすると、トルクTを以下のトルク式で表すことができ
る。Here, a lead angle β of the armature current I a from the q axis is introduced. That is, when i q = I a cosβ i d = −I a sin β, the torque T can be expressed by the following torque equation.
【0010】T=Zp [ψa Ia cosβ+(1/2)
(Lq −Ld )Ia 2 sin2β]
ここで、上記トルク式の第1項は永久磁石によるマグネ
ットトルクであり、第2項はd軸インダクタンス、q軸
インダクタンスの差によって生じるリラクタンストルク
を表わす。つまり、負のd軸電流を流すことにより正の
トルクが発生することを意味する。負のd軸電流は電流
位相角を進めることで得られる。T = Z p [ψ a I a cos β + (1/2)
(L q -L d) I a 2 sin2β] Here, the first term of the torque equation is a magnet torque by the permanent magnets, the second term represents the reluctance torque caused by the difference between the d-axis inductance, q-axis inductance . That is, it means that a positive torque is generated by passing a negative d-axis current. The negative d-axis current is obtained by advancing the current phase angle.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような同期電動機は回転子形状が突極性を有していない
ため、d軸インダクタンス、q軸インダクタンスの差が
無く(つまり、Ld =L q )、第2項のリラクタンスト
ルクを活用することができなかった。[Problems to be Solved by the Invention]
In such a synchronous motor, the rotor shape does not have saliency
Therefore, the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance is
None (that is, Ld= L q), The second term reluctance
I couldn't use Luk.
【0012】一方、同期電動機の駆動の際には、磁極位
置検出のためのセンサを必要とする。回転子形状が突極
性を有している場合は、この突極性を利用したセンサレ
ス制御が可能である。このような突極性を利用した磁極
位置推定法については周知であるので、ここでは説明は
省略する。On the other hand, when the synchronous motor is driven, a sensor for detecting the magnetic pole position is required. When the rotor shape has a salient pole, sensorless control using this salient pole is possible. Since the magnetic pole position estimation method using such salient poles is well known, its description is omitted here.
【0013】そこで、本発明の主たる課題は、リラクタ
ンストルクを活用できる表面貼付永久磁石同期電動機を
提供することにある。Therefore, a main object of the present invention is to provide a surface-attached permanent magnet synchronous motor which can utilize reluctance torque.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、回転子
の表面に、該回転子中心に関して角度間隔をおいてN
極、S極を対とする一対以上の第1の永久磁石を設けて
なる表面貼付永久磁石同期電動機において、前記各第1
の永久磁石と回転子中心との間にそれぞれ、軸方向に延
びかつ半径方向に交差するように1つ以上のスリットを
形成して該スリットには第2の永久磁石を挿入配置した
ことを特徴とする表面貼付永久磁石同期電動機が提供さ
れる。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the surface of the rotor is spaced N angularly with respect to the center of the rotor.
A surface-bonded permanent magnet synchronous motor comprising a pair of first permanent magnets having a pair of poles and S poles.
One or more slits are formed between the permanent magnet and the center of the rotor so as to extend in the axial direction and intersect in the radial direction, and the second permanent magnet is inserted and arranged in the slit. A surface-attached permanent magnet synchronous motor is provided.
【0015】本表面貼付永久磁石同期電動機においては
また、前記スリットの形状は、前記半径方向に交差する
直線部と該直線部の両端からそれぞれ軸方向かつ回転子
表面側に向けて半径方向に延びる部分とから成るように
しても良い。In the surface-attached permanent magnet synchronous motor of the present invention, the shape of the slit also extends in the axial direction and in the radial direction from the both ends of the linear portion intersecting the radial direction toward the rotor surface. It may be composed of parts.
【0016】本表面貼付永久磁石同期電動機においては
更に、前記スリットの形状は、回転子中心側に向けて凸
のV字形状とされても良い。In the surface-attached permanent magnet synchronous motor of the present invention, the slit may have a V-shape that is convex toward the center of the rotor.
【0017】本表面貼付永久磁石同期電動機においては
更に、前記V字形状のスリットに加えて、回転子表面側
寄りに、軸方向に延びかつ前記半径方向に交差する直線
状のスリットを形成して該直線状のスリットにも永久磁
石を挿入配置しても良い。In the present surface-bonded permanent magnet synchronous motor, in addition to the V-shaped slit, a linear slit extending axially and intersecting the radial direction is formed near the rotor surface side. A permanent magnet may be inserted and arranged in the linear slit.
【0018】本表面貼付永久磁石同期電動機においては
更に、前記スリットの形状は、回転子中心側に向けて凸
の円弧形状とされても良い。In the surface-attached permanent magnet synchronous motor of the present invention, the slit may have an arcuate shape that is convex toward the center of the rotor.
【0019】本表面貼付永久磁石同期電動機においては
更に、前記円弧形状のスリットに加えて、回転子表面側
寄りに、軸方向に延びかつ前記半径方向に交差する直線
状のスリットを形成して該直線状のスリットにも永久磁
石を挿入配置しても良い。In the surface-attached permanent magnet synchronous motor of the present invention, in addition to the arcuate slit, a linear slit extending axially and intersecting the radial direction is formed near the rotor surface side. A permanent magnet may also be inserted and arranged in the linear slit.
【0020】なお、本表面貼付永久磁石同期電動機にお
いては、前記第2の永久磁石の磁極の向きは、対応する
前記第1の永久磁石の磁極と同じ向きにされる。In this surface-attached permanent magnet synchronous motor, the magnetic poles of the second permanent magnets are oriented in the same direction as the magnetic poles of the corresponding first permanent magnets.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】本発明は、永久磁石が回転子の表
面に配設される表面貼付永久磁石同期電動機、いわゆる
SPMモータに適用される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is applied to a surface-bonded permanent magnet synchronous motor, in which a permanent magnet is arranged on the surface of a rotor, a so-called SPM motor.
【0022】図1を参照して、本発明の第1の実施の形
態による同期電動機について説明する。本形態による同
期電動機は、円筒状の固定子10と回転子20とを含
み、回転子20の表面には、回転子中心に関して角度間
隔をおいてN極、S極を対とする一対以上の第1の永久
磁石21を設けてなる。ここでは、60度の角度間隔を
おいて三対の第1の永久磁石21を備えた6極同期電動
機を示している。A synchronous motor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The synchronous motor according to the present embodiment includes a cylindrical stator 10 and a rotor 20, and the surface of the rotor 20 has a pair of N poles and S poles with a pair of N poles and S poles at angular intervals with respect to the center of the rotor. A first permanent magnet 21 is provided. Here, a 6-pole synchronous motor including three pairs of first permanent magnets 21 at an angular interval of 60 degrees is shown.
【0023】本形態では特に、各第1の永久磁石21と
回転子中心との間の回転子鉄心にそれぞれ、軸方向に延
びかつ半径方向に直角に交差するように直線状の1つの
スリット22を形成してこのスリット22には第2の永
久磁石23を挿入配置したことを特徴とする。なお、第
2の永久磁石23の磁極の向きは、磁束を妨げない向
き、すなわち対応する第1の永久磁石21の磁極と同じ
向きにされる。つまり、第1の永久磁石21が回転子中
心に向けてN極を有していれば、これに対応する第2の
永久磁石23も回転子中心に向けてN極を有している。
そして、これと隣り合う第1の永久磁石21は回転子中
心に向けてS極を有しているので、これに対応する第2
の永久磁石23も回転子中心に向けてS極を有すること
になる。In the present embodiment, in particular, one linear slit 22 extending in the axial direction and intersecting at a right angle in the radial direction is provided in each of the rotor cores between the first permanent magnets 21 and the center of the rotor. Is formed, and the second permanent magnet 23 is inserted and arranged in the slit 22. The magnetic poles of the second permanent magnets 23 are oriented so as not to interfere with the magnetic flux, that is, the same direction as the magnetic poles of the corresponding first permanent magnets 21. That is, if the first permanent magnet 21 has the N pole toward the center of the rotor, the corresponding second permanent magnet 23 also has the N pole toward the center of the rotor.
The first permanent magnet 21 adjacent to the first permanent magnet 21 has the S pole toward the center of the rotor, and therefore the second permanent magnet 21 corresponding thereto is
The permanent magnet 23 also has an S pole toward the center of the rotor.
【0024】このような構造によれば、固定子10から
回転子20におけるある第1の永久磁石21及び第2の
永久磁石23を通って回転子20を経由し、更に隣り合
う第2の永久磁石23及び第1の永久磁石21を通って
固定子10に至るようなd軸磁路が形成される。一方、
固定子10から回転子20におけるある隣り合う第1の
永久磁石21の間を通りかつ第2の永久磁石23を通ら
ずに回転子20を経由し、更に隣り合う別の永久磁石2
1の間を通って固定子10に至るようなq軸磁路が形成
される。なお、固定子10の構造は従来の表面貼付永久
磁石同期電動機のものと同じで良いので、説明は省略す
る。According to such a structure, from the stator 10, the first permanent magnet 21 and the second permanent magnet 23 of the rotor 20 are passed, the rotor 20 is passed through, and the second permanent magnet adjacent thereto is further passed. A d-axis magnetic path is formed so as to reach the stator 10 through the magnet 23 and the first permanent magnet 21. on the other hand,
Another permanent magnet 2 that passes between the adjacent first permanent magnets 21 in the rotor 20 from the stator 10 and passes through the rotor 20 without passing through the second permanent magnets 23, and further adjacent to each other.
A q-axis magnetic path is formed so as to reach the stator 10 through the gaps 1 between them. Since the structure of the stator 10 may be the same as that of the conventional surface-attached permanent magnet synchronous motor, the description thereof will be omitted.
【0025】このような構造にすることによって、q軸
磁路の磁気抵抗は第2の永久磁石23を挿入配置する前
と変化が無い。これに対してd軸磁路の磁気抵抗は、鉄
心と比較して透磁率の小さなエリアが磁路中に存在する
ために磁気抵抗が大きくなる。それ故、d軸磁路とq軸
磁路の磁気抵抗に差が生じ、前に述べたd軸インダクタ
ンスLd 、q軸インダクタンスLq に差が生じることに
より突極性を有することが可能になる。なお、第2の永
久磁石23は、スリット22を半径方向に複層形成する
ことで半径方向に階層を持たせた複層構造としても良
い。With such a structure, the magnetic resistance of the q-axis magnetic path is the same as that before the second permanent magnet 23 is inserted and arranged. On the other hand, the magnetic resistance of the d-axis magnetic path is large because the magnetic permeability has an area having a smaller magnetic permeability than that of the iron core. Therefore, the magnetic resistances of the d-axis magnetic path and the q-axis magnetic path are different from each other, and the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q are different from each other. . The second permanent magnet 23 may have a multi-layer structure in which the slits 22 are formed in multiple layers in the radial direction so as to have layers in the radial direction.
【0026】いずれにしても、本形態のような回転子構
造によれば永久磁石単体のトルクであるマグネットトル
クに加え、リラクタンストルクを活用可能である。ま
た、突極性を有することで、センサレス制御のために必
要とされていた磁極検出用センサが不要となり、保守性
の向上、コストダウンが可能である。更に、電流ベクト
ルの最適な進み制御による弱め界磁制御により、駆動回
路や本体の電流・電圧を制限されても運転領域を拡大す
ることができる。In any case, according to the rotor structure as in this embodiment, the reluctance torque can be utilized in addition to the magnet torque which is the torque of the permanent magnet alone. Further, by having the saliency, the magnetic pole detection sensor required for the sensorless control becomes unnecessary, and the maintainability can be improved and the cost can be reduced. Further, by the field weakening control by the optimal advance control of the current vector, the operating range can be expanded even if the current / voltage of the drive circuit or the main body is limited.
【0027】以下に、図8、図9を参照して弱め界磁に
よる運転領域の拡大について説明する。The expansion of the operating region by the field weakening will be described below with reference to FIGS. 8 and 9.
【0028】電気角速度ωで回転するd軸−q軸座標上
で表したPMモータの定常時の電圧方程式は、前に述べ
た数1で与えられる。The voltage equation in the steady state of the PM motor represented on the d-axis-q axis coordinates rotating at the electrical angular velocity ω is given by the above-mentioned equation 1.
【0029】数1より、PMモータの基本ベクトル図は
図8のようになる。From Equation 1, the basic vector diagram of the PM motor is as shown in FIG.
【0030】高速領域でのPMモータの特性を検討する
ため、電機子抵抗Rの電圧降下Vdの影響は少ないと考
えられる。そこで、以下の計算式ではこれを無視するこ
とにする。Since the characteristics of the PM motor in the high speed region are examined, it is considered that the influence of the voltage drop Vd of the armature resistance R is small. Therefore, this will be ignored in the following calculation formula.
【0031】数1式よりd軸及びq軸電圧は以下のよう
に、数2により求まる。From the equation (1), the d-axis and q-axis voltages can be obtained by the following equation (2).
【0032】[0032]
【数2】 [Equation 2]
【0033】ここで、前述同様に高速領域でのPMモー
タ特性を検討しているため、抵抗における電圧降下分は
無視している。Here, since the PM motor characteristic in the high speed region is examined as described above, the voltage drop in the resistor is ignored.
【0034】また、PMモータの電機子電流及び端子電
圧の最大値には制限があり、それらの関係を以下の数3
に示す。Further, the maximum values of the armature current and the terminal voltage of the PM motor are limited, and their relationship is expressed by the following mathematical formula 3.
Shown in.
【0035】[0035]
【数3】 [Equation 3]
【0036】以下の数4は電圧制限のみ考慮したもので
ある。The following equation 4 considers only the voltage limitation.
【0037】[0037]
【数4】 [Equation 4]
【0038】数4において解の公式を用いると、以下の
数5のようになる。Using the solution formula in Equation 4, the following Equation 5 is obtained.
【0039】[0039]
【数5】 [Equation 5]
【0040】ここで、電機子電流Iがインバータの定格
電流Iamと一致した場合に最大のトルクが出力され
る。Here, the maximum torque is output when the armature current I matches the rated current I am of the inverter.
【0041】以上のように、電機子電流Iを入力したと
きに常に最大のトルクを出力するようにd軸、q軸に電
流を流すことで最小の電流で最大のトルクを出力するこ
とになり、銅損を考慮した制御となる。As described above, when the armature current I is input, the maximum torque is always output by causing the maximum torque to be output. Therefore, the maximum torque is output with the minimum current. The control takes into account copper loss.
【0042】ここで、速度の上昇に伴い端子電圧Vは増
加してある速度ωbaseにおいて端子電圧の制限値で
あるVmaxに達する。この速度ωbaseが定トルク
制御の可能な最大速度となり、数4より次の数6のよう
に与えられる。[0042] Here, the terminal voltage V with increasing speed reaches V max is a limit value of the terminal voltage in are increased speed omega base. This speed ω base becomes the maximum speed at which constant torque control is possible, and is given by Equation 4 as in Equation 6 below.
【0043】[0043]
【数6】 [Equation 6]
【0044】更に、速度ωがωbaseより大きくなる
と電圧が飽和してモータ制御ができなくなる。そのた
め、d軸に磁束を打ち消す方向に電流をかけることによ
り電圧の飽和をなくす。ただし、この弱め磁束制御を行
ったとしても、出力限界がありその速度が入力電流の最
大値Iamのすべてをd軸にかけたときである。ωma
xは以下の数7で与えられる。Further, when the speed ω becomes larger than ω base , the voltage is saturated and the motor cannot be controlled. Therefore, voltage saturation is eliminated by applying a current to the d-axis in the direction of canceling the magnetic flux. However, even if this weakening magnetic flux control is performed, there is an output limit and the speed is when all of the maximum value I am of the input current is applied to the d axis. ω ma
x is given by the following Equation 7.
【0045】[0045]
【数7】 [Equation 7]
【0046】図9は、PMモータの特性を示す。FIG. 9 shows the characteristics of the PM motor.
【0047】次に、図2を参照して、本発明の第2の実
施の形態について説明する。この形態は上記第1の実施
の形態に変形例とも言えるものである。つまり、回転子
20に形成するスリットの形状を、半径方向に直角に交
差する直線状のスリット22とこの直線状のスリット2
2の両端からそれぞれ軸方向かつ回転子表面側に向けて
半径方向に延びる延長スリット22−1とから成るよう
に形成したものである。勿論、スリット22と延長スリ
ット22−1のそれぞれに第2の永久磁石23、23−
1が挿入配置される。第2の永久磁石23−1はまた、
d軸磁路へ磁束を集中させる作用もする。このため、第
2の永久磁石23−1の磁極の向きは、対応する第2の
永久磁石23の磁極の向きと略同じにされる。つまり、
第2の永久磁石23のN極が回転子中心を向いていれ
ば、対応する第2の永久磁石23−1の磁極はN極が回
転子の内側を向くようにされる。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This form can be said to be a modification of the first embodiment. That is, the shape of the slit formed in the rotor 20 is the linear slit 22 that intersects the radial direction at a right angle, and the linear slit 2
It is formed so as to be composed of extension slits 22-1 extending in the axial direction and in the radial direction from the both ends toward the rotor surface side. Of course, the second permanent magnets 23, 23- are provided in the slit 22 and the extension slit 22-1, respectively.
1 is inserted and arranged. The second permanent magnet 23-1 also has
It also acts to concentrate the magnetic flux on the d-axis magnetic path. Therefore, the orientation of the magnetic poles of the second permanent magnets 23-1 is made substantially the same as the orientation of the magnetic poles of the corresponding second permanent magnets 23. That is,
If the N pole of the second permanent magnet 23 faces the center of the rotor, the magnetic pole of the corresponding second permanent magnet 23-1 is made such that the N pole faces the inside of the rotor.
【0048】勿論、本形態においても、第2の永久磁石
23、23−1は、スリット22、22−1を半径方向
に複数層形成することで半径方向に階層を持たせた複層
構造としても良い。Of course, also in this embodiment, the second permanent magnets 23 and 23-1 have a multi-layer structure in which a plurality of layers are formed in the radial direction of the slits 22 and 22-1 to give a hierarchy in the radial direction. Is also good.
【0049】本第2の実施の形態による回転子の作用、
効果は第1の実施の形態と同じであるので、説明は省略
するものとし、これは以降で述べられる第3〜第6の実
施の形態でも同様である。また、以降で述べられる第3
〜第6の実施の形態のいずれにおいてもスリットは軸方
向にも延びていることを前提とする。Operation of the rotor according to the second embodiment,
Since the effect is the same as that of the first embodiment, the description is omitted, and this is the same in the third to sixth embodiments described below. In addition, the third described below
In all of the sixth embodiments, it is assumed that the slit also extends in the axial direction.
【0050】図3を参照して、本発明の第3の実施の形
態について説明する。本形態では、スリットの形状を、
回転子中心側に向けて凸のV字形状としたスリット32
とし、これを半径方向に複数層(ここでは3層)形成し
ている。各スリット32の形状はV字形状であることか
ら回転子中心寄りのスリット32が最も大きくなる。勿
論、すべてのスリット32に第2の永久磁石33が挿入
配置される。そして、隣り合うV字形状のスリット32
はq軸磁路にかからないようにされる。また、スリット
32は1層以上形成されれば良い。更に、第2の永久磁
石33の磁極の向きは、対応する第1の永久磁石21の
磁極の向きと略同じにされる。つまり、第1の永久磁石
21のN極が回転子中心を向いていれば、対応する第2
の永久磁石33の磁極はN極が回転子の内側を向くよう
にされる。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the shape of the slit is
V-shaped slit 32 convex toward the center of the rotor
And a plurality of layers (here, three layers) are formed in the radial direction. Since each slit 32 is V-shaped, the slit 32 near the center of the rotor is the largest. Of course, the second permanent magnets 33 are inserted and arranged in all the slits 32. Then, adjacent V-shaped slits 32
Is not applied to the q-axis magnetic path. Further, the slit 32 may be formed in one or more layers. Further, the orientation of the magnetic poles of the second permanent magnets 33 is made substantially the same as the orientation of the magnetic poles of the corresponding first permanent magnet 21. That is, if the N pole of the first permanent magnet 21 faces the center of the rotor, the corresponding second pole
The magnetic poles of the permanent magnets 33 are such that the N pole faces the inside of the rotor.
【0051】図4を参照して、本発明の第4の実施の形
態について説明する。本形態では、図3で説明したV字
形状の複数層のスリット32に加えて、回転子表面側寄
りに、半径方向に直角に交差する直線状のスリット35
を形成してこの直線状のスリット35にも第2の永久磁
石36を挿入配置するようにしている。スリット32に
挿入配置される第2の永久磁石33の磁極の向きは第3
の実施の形態と同じであり、スリット35に挿入配置さ
れる第2の永久磁石36の磁極の向きも対応する第1の
永久磁石21の向きと同じにされる。つまり、第1の永
久磁石21が回転子中心に向けてN極を有していれば、
これに対応する第2の永久磁石36も回転子中心に向け
てN極を有している。本形態でも、スリット32は1層
以上形成されれば良い。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in addition to the V-shaped plural layers of slits 32 described in FIG. 3, linear slits 35 that intersect the radial direction at right angles are provided toward the rotor surface side.
Is formed, and the second permanent magnet 36 is also inserted and arranged in this linear slit 35. The direction of the magnetic pole of the second permanent magnet 33 inserted and arranged in the slit 32 is the third direction.
In the same manner as in the first embodiment, the orientation of the magnetic pole of the second permanent magnet 36 inserted into the slit 35 is also the same as the orientation of the corresponding first permanent magnet 21. That is, if the first permanent magnet 21 has the N pole toward the center of the rotor,
The corresponding second permanent magnet 36 also has an N pole toward the center of the rotor. Also in this embodiment, one or more layers of the slit 32 may be formed.
【0052】図5を参照して、本発明の第5の実施の形
態について説明する。本形態では、スリットの形状を、
回転子中心側に向けて凸の円弧形状としたスリット42
とし、これを半径方向に複数層(ここでは3層)形成し
ている。各スリット42の形状は円弧形状であることか
ら回転子中心寄りのスリット42が最も大きくなる。勿
論、すべてのスリット42に第2の永久磁石43が挿入
配置される。そして、隣り合う円弧形状のスリット42
はq軸磁路にかからないようにされる。また、スリット
42は1層以上形成されれば良い。更に、第2の永久磁
石43の磁極の向きは、対応する第1の永久磁石21の
磁極の向きと略同じにされる。つまり、第1の永久磁石
21のN極が回転子中心を向いていれば、対応する第2
の永久磁石43の磁極はN極が回転子の内側を向くよう
にされる。A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the shape of the slit is
Slit 42 having an arc shape convex toward the rotor center side
And a plurality of layers (here, three layers) are formed in the radial direction. Since each slit 42 has a circular arc shape, the slit 42 near the center of the rotor has the largest size. Of course, the second permanent magnets 43 are inserted and arranged in all the slits 42. Then, adjacent arc-shaped slits 42
Is not applied to the q-axis magnetic path. Further, the slit 42 may be formed in one or more layers. Further, the orientation of the magnetic poles of the second permanent magnets 43 is made substantially the same as the orientation of the magnetic poles of the corresponding first permanent magnet 21. That is, if the N pole of the first permanent magnet 21 faces the center of the rotor, the corresponding second pole
The magnetic poles of the permanent magnets 43 in the above are arranged such that the N pole faces the inside of the rotor.
【0053】図6を参照して、本発明の第6の実施の形
態について説明する。本形態では、図5で説明した円弧
形状の複数層のスリット42に加えて、回転子表面側寄
りに、半径方向に直角に交差する直線状のスリット45
を形成してこの直線状のスリット45にも第2の永久磁
石46を挿入配置するようにしている。スリット42に
挿入配置される第2の永久磁石43の磁極の向きは第5
の実施の形態と同じであり、スリット45に挿入配置さ
れる第2の永久磁石46の磁極の向きも対応する第1の
永久磁石21の向きと同じにされる。つまり、第1の永
久磁石21が回転子中心に向けてN極を有していれば、
これに対応する第2の永久磁石46も回転子中心に向け
てN極を有している。本形態でも、スリット42は1層
以上形成されれば良い。A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in addition to the arc-shaped plural layers of slits 42 described with reference to FIG. 5, linear slits 45 that intersect the radial direction at right angles are provided toward the rotor surface side.
Is formed so that the second permanent magnet 46 is also inserted and arranged in the linear slit 45. The direction of the magnetic pole of the second permanent magnet 43 inserted and arranged in the slit 42 is the fifth direction.
In the same manner as in the first embodiment, the orientation of the magnetic pole of the second permanent magnet 46 inserted and arranged in the slit 45 is also made the same as the orientation of the corresponding first permanent magnet 21. That is, if the first permanent magnet 21 has the N pole toward the center of the rotor,
The corresponding second permanent magnet 46 also has an N pole toward the center of the rotor. Also in this embodiment, the slit 42 may be formed in one or more layers.
【0054】なお、いずれの形態においても、第2の永
久磁石23、33、43等は第1の永久磁石21による
磁力に対して補助的に作用し、しかもスリットのみの場
合に比べれば回転子20の機械的強度の向上にも寄与す
る。In any of the forms, the second permanent magnets 23, 33, 43, etc. act as an auxiliary to the magnetic force of the first permanent magnet 21, and moreover, as compared with the case of only the slit, the rotor. It also contributes to the improvement of the mechanical strength of 20.
【0055】[0055]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
表面貼付永久磁石同期電動機によれば、以下のような効
果が得られる。As described above, according to the surface-attached permanent magnet synchronous motor of the present invention, the following effects can be obtained.
【0056】(1)永久磁石単体のトルクであるマグネ
ットトルクに加え、リラクタンストルクを活用可能であ
る。(1) Reluctance torque can be utilized in addition to magnet torque which is the torque of the permanent magnet alone.
【0057】(2)突極性を有することで、センサレス
制御のために必要とされていた磁極検出用センサが不要
となり、保守性の向上、コストダウンが可能である。(2) By having the salient pole, the magnetic pole detecting sensor, which was required for the sensorless control, becomes unnecessary, and the maintainability can be improved and the cost can be reduced.
【0058】(3)電流ベクトルの最適な進み制御によ
る弱め界磁制御により、駆動回路や本体の電流・電圧を
制限されても運転領域を拡大することができる。(3) By the field weakening control by the optimum advance control of the current vector, the operating range can be expanded even if the current and voltage of the drive circuit and the main body are limited.
【図1】本発明の第1の実施の形態による表面貼付永久
磁石同期電動機の半断面図である。FIG. 1 is a half cross-sectional view of a surface-bonded permanent magnet synchronous motor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態による表面貼付永久
磁石同期電動機の半断面図である。FIG. 2 is a half cross-sectional view of a surface-bonded permanent magnet synchronous motor according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施の形態による表面貼付永久
磁石同期電動機の半断面図である。FIG. 3 is a half cross-sectional view of a surface-bonded permanent magnet synchronous motor according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4の実施の形態による表面貼付永久
磁石同期電動機の半断面図である。FIG. 4 is a half sectional view of a surface-bonded permanent magnet synchronous motor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第5の実施の形態による表面貼付永久
磁石同期電動機の半断面図である。FIG. 5 is a half cross-sectional view of a surface-bonded permanent magnet synchronous motor according to a fifth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第6の実施の形態による表面貼付永久
磁石同期電動機の半断面図である。FIG. 6 is a half cross-sectional view of a surface-bonded permanent magnet synchronous motor according to a sixth embodiment of the present invention.
【図7】従来の一般的な同期電動機の構造を説明するた
めの半断面図である。FIG. 7 is a half sectional view for explaining the structure of a conventional general synchronous motor.
【図8】同期電動機の基本ベクトル図である。FIG. 8 is a basic vector diagram of a synchronous motor.
【図9】同期電動機における弱め界磁による運転領域の
拡大を説明するための特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram for explaining expansion of an operating region due to field weakening in a synchronous motor.
10、70 固定子
20、80 回転子
21 第1の永久磁石
22、22−1、32、35、42、45 スリット
23、23−1、33、36、43、46 第2の永
久磁石10, 70 Stator 20, 80 Rotor 21 First permanent magnet 22, 22-1, 32, 35, 42, 45 Slit 23, 23-1, 33, 36, 43, 46 Second permanent magnet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 19/10 H02K 19/10 A 21/14 21/14 M Fターム(参考) 5H002 AA09 AB07 AC04 AC06 AE08 5H619 AA01 BB01 BB06 BB24 PP02 PP06 PP08 5H621 HH01 HH08 HH09 JK02 JK05 PP10 5H622 AA03 CA02 CA03 CA05 CB02 CB03 CB04 CB05 CB06 PP11 PP19 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H02K 19/10 H02K 19/10 A 21/14 21/14 MF term (reference) 5H002 AA09 AB07 AC04 AC06 AE08 5H619 AA01 BB01 BB06 BB24 PP02 PP06 PP08 5H621 HH01 HH08 HH09 JK02 JK05 PP10 5H622 AA03 CA02 CA03 CA05 CB02 CB03 CB04 CB05 CB06 PP11 PP19
Claims (7)
角度間隔をおいてN極、S極を対とする一対以上の第1
の永久磁石を設けてなる表面貼付永久磁石同期電動機に
おいて、 前記各第1の永久磁石と回転子中心との間にそれぞれ、
軸方向に延びかつ半径方向に交差するように1つ以上の
スリットを形成して該スリットには第2の永久磁石を挿
入配置したことを特徴とする表面貼付永久磁石同期電動
機。1. A first and a plurality of pairs of a north pole and a south pole formed on the surface of the rotor at angular intervals with respect to the center of the rotor.
In the surface-attached permanent magnet synchronous motor provided with the permanent magnet of, each of the first permanent magnets and the rotor center,
A surface-bonded permanent magnet synchronous motor, comprising one or more slits formed so as to extend in the axial direction and intersect in the radial direction, and a second permanent magnet is inserted and arranged in the slits.
電動機において、前記スリットの形状は、前記半径方向
に交差する直線部と該直線部の両端からそれぞれ軸方向
かつ回転子表面側に向けて半径方向に延びる部分とから
成ることを特徴とする表面貼付永久磁石同期電動機。2. The surface-attached permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the slit has a shape in which a straight line portion intersecting the radial direction and both ends of the straight line portion are directed in the axial direction and toward the rotor surface side, respectively. And a surface-attached permanent magnet synchronous motor.
電動機において、前記スリットの形状は、回転子中心側
に向けて凸のV字形状であることを特徴とする表面貼付
永久磁石同期電動機。3. The surface-attached permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the shape of the slit is a V-shape that is convex toward the center of the rotor. .
電動機において、前記V字形状のスリットに加えて、回
転子表面側寄りに、軸方向に延びかつ前記半径方向に交
差する直線状のスリットを形成して該直線状のスリット
にも永久磁石が挿入配置されることを特徴とする表面貼
付永久磁石同期電動機。4. The surface-attached permanent magnet synchronous motor according to claim 3, wherein, in addition to the V-shaped slit, a linear shape extending in the axial direction and intersecting the radial direction is provided closer to the rotor surface side. A surface-attached permanent magnet synchronous motor, characterized in that a slit is formed and a permanent magnet is inserted and arranged in the linear slit.
電動機において、前記スリットの形状は、回転子中心側
に向けて凸の円弧形状であることを特徴とする表面貼付
永久磁石同期電動機。5. The surface-attached permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the slit has a shape of an arc that is convex toward the center of the rotor.
電動機において、前記円弧形状のスリットに加えて、回
転子表面側寄りに、軸方向に延びかつ前記半径方向に交
差する直線状のスリットを形成して該直線状のスリット
にも永久磁石が挿入配置されることを特徴とする表面貼
付永久磁石同期電動機。6. The surface-attached permanent magnet synchronous motor according to claim 5, wherein, in addition to the arc-shaped slit, a linear slit that extends axially and intersects the radial direction is provided closer to the rotor surface side. And a permanent magnet is inserted and arranged in the linear slit.
付永久磁石同期電動機において、前記第2の永久磁石の
磁極の向きは、対応する前記第1の永久磁石の磁極と同
じ向きにされることを特徴とする表面貼付永久磁石同期
電動機。7. The surface-attached permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the magnetic poles of the second permanent magnets are oriented in the same direction as the magnetic poles of the corresponding first permanent magnets. A surface-attached permanent magnet synchronous motor characterized by being applied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002086392A JP2003284273A (en) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | Surface-bonded permanent magnet synchronous dynamo- electric motor |
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JP2002086392A JP2003284273A (en) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | Surface-bonded permanent magnet synchronous dynamo- electric motor |
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ID=29233008
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2002
- 2002-03-26 JP JP2002086392A patent/JP2003284273A/en active Pending
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