JP4525830B2 - 同期モータ - Google Patents
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Description
実施例1の同期モータの基本原理を図1を参照して説明する。ただし、図1は、この同期モータの回路を示す基本的なブロック回路図、図2はそのロータ構造を示す模式径方向断面図である。なお、ステータは、3相ステータコイルがスロットに巻装された周知構造を採用するため、図2では図示を省略する。
図1において、1はインナーロータタイプの同期モータ、2は三相のインバータ、3は界磁電流制御回路、4は外部からのトルク指令に基づいてインバータ2及び界磁電流制御回路3を制御するマイコン内蔵のコントローラ(制御部)、5は車載のバッテリ、6は平滑コンデンサである。
次に、この同期モータ1のロータ7の基本構造を図2を参照して説明する。
実施例2の同期モータの基本原理を図6を参照して説明する。ただし、図6は、この同期モータのロータ構造を示す模式径方向断面図である。なお、ステータは、3相ステータコイルがスロットに巻装された周知構造を採用するため、図2では図示を省略する。
図6に示すロータ7は、各セグメント11の凹部110にセグメント内磁石15を追加した点をその特徴とする。各セグメント内磁石15は、周方向右側に隣在するセグメント間磁石13と逆向き、かつ、周方向左側に隣在するセグメント間磁石13と同向きに磁化されている。
実施例3の同期モータを図7を参照して説明する。ただし、図7は、この同期モータのロータを軸方向に見た模式側面図である。
図7に示すロータ7は、図6に示すロータをランデルロータ構造のロータコアを用いて実現した点にその特徴がある。
ただ、図7の構成では、図2に示すセグメント間磁石13の両側の2つの爪極(磁気突極部111)がボス部71により磁気的に短絡されてしまう。このため、図9に示すように、セグメント11の磁気突極部111A、111Cはボス部71から磁気的に分離されていることが好適である。この時、ボス部71から分離された磁気突極部111A、111Cの機械支持には、たとえば非磁性体によりボス部71に連結するなど種々の機械的支持方法を採用することができる。
実施例4の同期モータを図10を参照して説明する。ただし、図10は、この同期モータのロータを軸方向に見た模式側面図である。
図10に示すロータ7において、セグメント間磁石13を磁気短絡する第2セグメント18を追加し、更にこの第2セグメント18に第2界磁コイル19を巻装した点をその特徴とする。このようにすれば、この第2界磁コイル19の通電電流により、セグメント間磁石13からステータに流れる磁石磁束を調整することができるとともに、第2界磁コイル19の電流による電流磁束をステータに流すことができる。
実施例5の同期モータを図11、図12を参照して説明する。ただし、図11はこの同期モータのロータを軸方向に見た模式側面図、図12はこの同期モータのロータ外周面の周方向模式展開図である。
図11、図12に示すロータ7は、図10に示すロータをタンデム式ランデルロータ構造のロータコアを用いて実現した点にその特徴がある。
実施例6の同期モータを図13、図14を参照して説明する。図13および図14は同期モータ1のロータ7にかかる径方向の拡大断面図を示す。なお、実施例6の構成は図14に示し、図13は参考例を示す。
実施例7の同期モータを図15、図16を参照して説明する。図15および図16は同期モータ1のロータ7にかかる径方向の拡大断面図を示す。具体的には、ティース6Aの先端に設ける突出部6Bの構成を図15に示し、磁束の流れを図16に示す。
1U 相コイル
1V 相コイル
1W 相コイル
2 インバータ
3 界磁電流制御回路
4 コントローラ
6 ステータコア(ステータ)
6A ティース
6B 突出部
7 ロータ、タンデム式ランデルロータ(ランデルロータ)
7A ハーフコア
7B ハーフコア
7C ハーフコア
8 回転軸
9 スロット
10 ステータコイル
11 セグメント
12 セグメント間隙
13 セグメント間磁石
14 界磁コイル
15 セグメント内磁石
18 第2セグメント
19 第2界磁コイル
71 ボス部
71A ボス部
71B ボス部
71C ボス部
72 爪極部(爪極)
74 爪極部(爪極)
77C ハーフコア
110 凹部
111 磁気突極部
111A 磁気突極部
111B 磁気突極部
111C 磁気突極部
Mw セグメント間磁石幅
Tb 接合面幅
Tc 対向面幅
Td トルク発生方向とは反対側の厚み
Te 相互間距離
Tw 先端幅
Claims (8)
- 回転磁界を形成可能な複数の相巻線により構成されたステータコイルが巻装されたステータコアを有するステータと、前記ステータの径方向内側に配置されて回転するロータとを有し、前記ロータは、磁気抵抗が小さい磁気突極部と磁気抵抗が大きい磁気抵抗部とが電気角π/2離れて形成された磁気突極構造を有する軟磁性のロータコアを有する同期モータにおいて、
前記ロータコアは、周方向中央部に径方向内側に凹設されて前記磁気抵抗部を構成する凹部と、前記凹部の周方向両側に個別に配置された一対の磁気突極部とを有して軟磁性材料により形成された多数のセグメントにより構成され、
前記多数のセグメントは、所定のセグメント間ギャップを隔てて周方向へ多数配列してなり、
前記ロータは、奇数番目の前記セグメント間ギャップに配置されて周方向両側の前記磁気突極部を時計方向に磁化し、かつ、偶数番目の前記セグメント間ギャップに配置されて周方向両側の前記磁気突極部を反時計方向に磁化する多数のセグメント間磁石と、前記各セグメントの凹部を貫通して周方向に巻装される界磁コイルと、
を有し、
前記界磁コイルは、直流電流の通電により前記各セグメントの前記一対の磁気突極部を逆向きに励磁することを特徴とする同期モータ。 - 前記セグメントは、前記一対の磁気突極部が前記ステータに対面しつつ軸方向に延在するクローポール構造を有する請求項1記載の同期モータ。
- 周方向に磁化されて前記界磁コイルと逆向きに前記セグメントを磁化するセグメント内磁石を有する請求項1又は2記載の同期モータ。
- 前記ロータコアは、セグメント間磁石を短絡するC字状の軟磁性部材からなり、第2界磁コイルが巻装された磁気短絡部材を有し、
前記第2界磁コイルは、前記磁気短絡部材内の前記セグメント間磁石の磁束を減らす向きに前記磁気短絡部材を励磁する請求項1乃至3のいずれか記載の同期モータ。 - 前記ロータコアは、タンデム型ランデルロータ構造を有する請求項4記載の同期モータ。
- 前記第1、第2界磁コイルは並列乃至直列に接続されている請求項1乃至5のいずれか記載の同期モータ。
- 前記ステータコアの内周面から径方向に向かって突出する複数のティースの内径側先端の周方向幅は、前記多数のセグメント間磁石のいずれかの周方向幅よりも狭く形成することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか記載の同期モータ。
- 隣り合う前記ティースの壁面がほぼ平行状となるスロットを形成し、
前記ティースの内径側先端には、前記同期モータがトルクを発生している場合に前記ロータのトルク発生方向とは反対側にのみ突出部を設け、
前記突出部は、前記ティースとの接合面幅と前記ロータとの対向面幅とをほぼ同一とし、先端面のトルク発生方向とは反対側の厚みを前記接合面幅よりも小さくし、内径側先端における隣り合う前記ティースの相互間距離を前記ロータとの対向面幅の2倍以上となるように形成することを特徴とする請求項7記載の同期モータ。
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