[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20170040105A - 영구자석식 회전자 및 영구자석식 회전 전기 머신 - Google Patents

영구자석식 회전자 및 영구자석식 회전 전기 머신 Download PDF

Info

Publication number
KR20170040105A
KR20170040105A KR1020160125478A KR20160125478A KR20170040105A KR 20170040105 A KR20170040105 A KR 20170040105A KR 1020160125478 A KR1020160125478 A KR 1020160125478A KR 20160125478 A KR20160125478 A KR 20160125478A KR 20170040105 A KR20170040105 A KR 20170040105A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
permanent magnet
permanent
permanent magnets
rotor
iron core
Prior art date
Application number
KR1020160125478A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101877126B1 (ko
Inventor
쇼우 후쿠모토
마코토 마츠시타
가츠도쿠 다케우치
도시오 하세베
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20170040105A publication Critical patent/KR20170040105A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101877126B1 publication Critical patent/KR101877126B1/ko

Links

Images

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]
    • 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
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • 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
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • 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
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/18—Windings for salient poles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

본 발명은, 영구자석식 회전 전기 머신의 감자 내력을 확보하면서 저비용화를 도모하는 것을 목적으로 한다.
영구자석식 회전 전기 머신(100)은, 로터 샤프트(11)와, 복수의 강제 평판으로 이루어진 적층판을 갖는 회전자 철심(12)과, 복수의 영구자석(51a, 51b)과, 회전자 철심(12)의 외주에 설치되어 고정자 티스(22)가 형성된 고정자 철심(21)과, 고정자 티스(22)에 권취된 전기자 권선(24)을 갖는다. 회전자 철심(12)에는 각각의 둘레 각도 영역에 있어서 회전축 중심을 향해 볼록한 곡면형으로 둘레 방향으로 넓어져 축 방향으로 연장된 복수의 플럭스 배리어(31a, 31b)와, 플럭스 배리어(31a, 31b)의 각각의 둘레 방향 중앙의 영구자석용 공간이 형성되어 있다. 복수의 영구자석(51a, 51b)은, 영구자석용 공간 내의 각각에 배치되고, 직경 방향 내측에 배치된 영구자석의 감자 내력은, 직경 방향 외측에 배치된 영구자석의 감자 내력 이하이다.

Description

영구자석식 회전자 및 영구자석식 회전 전기 머신{PERMANENT MAGNET ROTOR AND PERMANENT MAGNET ROTATING ELECTRICAL MACHINE}
본 발명은, 영구자석식 회전자 및 이것을 갖는 영구자석식 회전 전기 머신에 관한 것이다.
영구자석식 회전 전기 머신은, 회전자 및 고정자를 갖고 있다. 회전자의 로터 샤프트의 직경 방향 외측에 설치된 회전자 철심에는, 각각의 둘레 방향 영역에 있어서 자기 장벽으로서의 플럭스 배리어가 형성되어 있다. 또한, 플럭스 배리어의 둘레 방향의 중앙 영역에는, 영구자석이 설치되어 있다. 영구자석은, 축 방향의 단면이 원호를 따른 형상인 것(특허문헌 1 참조) 혹은 직사각형인 것(특허문헌 2 참조) 등이 있다.
도 4는 종래의 영구자석식 회전 전기 머신의 회전축에 수직인 1/4 부분 단면도로서, 둘레 방향의 1/4의 범위를 도시하고 있다. 또한, 도 5는 종래의 영구자석식 회전 전기 머신의 예에 있어서의 회전자 철심에 형성된 관통 구멍 및 영구자석의 일부를 도시한 축 방향에 수직인 부분 단면도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 영구자석식 회전 전기 머신(45)에서는, 회전자(10)의 로터 샤프트(11)의 직경 방향 외측에 설치된 회전자 철심(12)의 각각의 둘레 방향 영역에 있어서 형성된 자기 장벽으로서의 플럭스 배리어는, 각 둘레 방향 영역에 있어서, 직경 방향 외측에 플럭스 배리어(31a)가 설치되고, 직경 방향 내측에 플럭스 배리어(31b)가 설치되어 있다.
직경 방향 외측의 플럭스 배리어(31a)의 둘레 방향의 중앙에는, 영구자석(41a)이 설치되고, 직경 방향 내측의 플럭스 배리어(31b)의 둘레 방향의 중앙에는 영구자석(41b)이 설치되어 있다. 영구자석(41a)과 영구자석(41b)은, 동일한 재료이며, 예컨대, 페라이트 자석, 혹은 희토류 자석 등이다.
영구자석(41a)은, 둘레 방향으로, 브리지(42a)를 사이에 두고 2분할되어 있다. 또한, 영구자석(41b)은, 마찬가지로, 둘레 방향으로, 브리지(42b)를 사이에 두고 2분할되어 있다. 브리지(42a) 및 브리지(42b)는 각각 영구자석(41a, 41b)을 설치하기 위해 회전자 철심(12)에 형성된 노치부에 의한 구조 강도의 저하를 보충하기 위해 설치되어 있다. 따라서, 브리지(42a) 및 브리지(42b)는 각각 영구자석(41a, 41b)의 자석 두께와 동일한 길이를 갖는다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-119027호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2006-121765호 공보
도 4에 도시된 바와 같이, 플럭스 배리어(31a, 31b)를, q축 자속의 흐름을 따르는, 거의 타원의 호상(弧狀)으로 함으로써, 릴럭턴스 토크를 최대화할 수 있는 것은 종래부터 알려져 있다. 그러나, 전기자 반작용에 의해 생기는 역자계는 일반적으로 직경 방향의 내측을 향함에 따라 작아진다. 종래 기술에서는, 직경 방향의 내측과 외측에서 동일한 자석을 이용하고 있기 때문에, 감자(減磁) 내력이 똑같아지지 않는다. 즉, 직경 방향 외측에 배치된 영구자석의 감자 내력을 확보하면, 직경 방향 외측에 배치된 영구자석의 감자 내력이 과잉이 된다. 특히, 직경 방향 외측의 감자 내력을 확보하기 위해서, 강한 보자력의 자석(Dy 함유량이 큰 네오디뮴 자석 등)을 사용하면, 이러한 자석은 비용이 높기 때문에, 비용을 충분히 저감할 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 영구자석식 회전 전기 머신에 있어서 영구자석의 감자 내력을 확보하면서 저비용화를 도모하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 영구자석식 회전 전기 머신은, 회전 가능하게 피봇 지지되고 회전축 중심에서 축 방향으로 연장되는 로터 샤프트와, 각각의 둘레 각도 영역에 있어서 상기 회전축 중심을 향해 볼록한 곡면형으로 둘레 방향으로 넓어져 상기 축 방향으로 연장된 복수의 플럭스 배리어와 상기 플럭스 배리어의 각각의 둘레 방향 중앙의 영구자석용 공간이 형성되고, 상기 로터 샤프트에 고정되며, 상기 축 방향으로 적층된 복수의 강제(鋼製) 평판으로 이루어진 적층판을 갖는 회전자 철심과, 상기 영구자석용 공간 내의 각각에 배치되고, 직경 방향으로 서로 인접한 것 끼리에 있어서, 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해, 영구자석의 감자 내력은 단조롭게 감소하고 있는 복수의 영구자석과, 상기 회전자 철심의 외주에 상기 회전자 철심과 간격을 두고 설치되며, 서로 둘레 방향으로 간격을 두고 배열되고 상기 축 방향으로 연장되어 반경 방향의 내측을 향해 돌출되는 복수의 고정자 티스가 형성된 고정자 철심과, 상기 복수의 고정자 티스에 권취된 전기자 권선을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 영구자석식 회전자는, 회전 가능하게 피봇 지지되고 회전축 중심에서 축 방향으로 연장되는 로터 샤프트와, 각각의 둘레 각도 영역에 있어서 상기 회전축 중심을 향해 볼록한 곡면형으로 둘레 방향으로 넓어져 상기 축 방향으로 연장된 복수의 플럭스 배리어와 상기 플럭스 배리어의 각각의 둘레 방향 중앙의 영구자석용 공간이 형성되고, 상기 로터 샤프트에 고정되며, 상기 축 방향으로 적층된 복수의 강제 평판으로 이루어진 적층판을 갖는 회전자 철심과, 상기 영구자석용 공간 내의 각각에 배치되고, 직경 방향으로 서로 인접한 것 끼리에 있어서, 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해, 영구자석의 감자 내력은 단조롭게 감소하고 있는 복수의 영구자석을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 영구자석식 회전 전기 머신에 있어서 영구자석의 감자 내력을 확보하면서 저비용화를 도모할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 영구자석식 회전 전기 머신의 축 방향에 수직인 1/4 부분 단면도이다.
도 2는 실시형태에 따른 영구자석식 회전 전기 머신에 형성된 관통 구멍을 도시한 축 방향에 수직인 부분 단면도이다.
도 3은 영구자석의 자기 이력 특성의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 영구자석식 회전 전기 머신의 예의 축 방향에 수직인 1/4 부분 단면도이다.
도 5는 종래의 영구자석식 회전 전기 머신의 예에 있어서의 회전자 철심에 형성된 관통 구멍 및 영구자석의 일부를 도시한 축 방향에 수직인 부분 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 따른 영구자석식 회전자 및 영구자석식 회전 전기 머신에 대해서 설명한다. 여기서, 서로 동일하거나 또는 유사한 부분에는 공통의 부호를 붙여 중복 설명은 생략한다.
[제1 실시형태]
도 1은 실시형태에 따른 영구자석식 회전 전기 머신의 축 방향에 수직인 1/4 부분 단면도이며, 영구자석식 회전 전기 머신(100)의 1/4 섹터 즉, 1/4 둘레의 둘레 각도 영역분만을 도시하고 있다. 이 경우의 영구자석식 회전 전기 머신(100)은, 4극자이다. 영구자석식 회전 전기 머신(100)은, 회전자(10) 및 고정자(20)를 갖는다.
회전자(10)는, 로터 샤프트(11) 및 회전자 철심(12)을 갖는다. 로터 샤프트(11)는, 회전축의 방향(축 방향)으로 연장되어 있다. 회전자 철심(12)은, 로터 샤프트(11)의 직경 방향 외측의 주위에 배치되어 있고, 축 방향으로 적층된 복수의 강제 평판으로 이루어진 적층판을 갖는다. 회전자 철심(12)의 외형은 원통형이다.
도 2는 실시형태에 따른 영구자석식 회전 전기 머신에 형성된 관통 구멍을 도시한 축 방향에 수직인 부분 단면도이다. 회전자 철심(12)의 각각의 둘레 각도 영역에 있어서, 직경 방향으로 2개 형성된 관통 구멍(13a, 13b)의 각각을 도시하고 있다. 각각의 관통 구멍(13a, 13b)은, 회전축 중심을 향해 볼록한 곡면형으로 둘레 방향으로 넓어져 축 방향으로 연장되어 있다. 2개의 관통 구멍(13a, 13b)은 서로 병렬로 형성되어 있다. 각각의 관통 구멍(13a, 13b)의 중앙 영역은, 각각의 영역에 대응한 단면적을 갖는 영구자석(51a, 51b)(도 1)이 설치되는 영구자석용 공간(14a, 14b)이다. 관통 구멍(13a)에 있어서, 영구자석용 공간(14a)을 사이에 둔 양측의 영역은, 각각 플럭스 배리어(31a)가 형성되어 있는 영역이다. 또한, 관통 구멍(13b)에 있어서, 영구 자석용 공간(14b)을 사이에 둔 양측의 공극 영역은, 각각 플럭스 배리어(31b)가 형성되어 있는 영역이다.
직경 방향 외측의 플럭스 배리어(31a)의 각각에는, 플럭스 배리어(31a)를 사이에 두고, 회전자 철심(12) 중 플럭스 배리어(31a)의 직경 방향 내측 부분과, 회전자 철심(12) 중 플럭스 배리어(31a)의 직경 방향 외측 부분을 연결하는 브리지(52a)가 형성되어 있다. 즉, 회전자 철심(12)은, 이 부분에서 연결되어 있다.
마찬가지로, 직경 방향 내측의 영구자석(51b)의 양측의 플럭스 배리어(31b)의 각각에는 플럭스 배리어(31b)를 사이에 두고, 회전자 철심(12) 중 플럭스 배리어(31b)의 직경 방향 내측 부분과, 회전자 철심(12) 중 플럭스 배리어(31b)의 직경 방향 외측 부분을 연결하는 브리지(52b)가 형성되어 있다. 즉, 회전자 철심(12)은, 이 부분에서 연결되어 있다.
또한, 플럭스 배리어 및 영구자석은, 직경 방향으로 2열인 경우를 설명하였으나, 이것으로는 한정되지 않는다. 플럭스 배리어 및 영구자석은, 직경 방향으로 3열 이상이어도 좋다.
종래 방식에서는, 도 5에 도시된 바와 같이 브리지는 영구자석의 폭과 동일한 길이였다. 본 실시형태에 있어서는, 브리지는 플럭스 배리어의 폭과 동일한 길이를 갖고 있고, 영구자석의 폭보다 길게 되어 있다. 이와 같이, 브리지 부분을 길게 함으로써 브리지 부분의 자기 저항이 증대된다. 이 결과, 누설 자속을 저감시킬 수 있다. 또한, 자석의 양측에 브리지를 형성함으로써, 자석을 분할할 필요가 없게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 영구자석용 공간(14a, 14b)에 각각 설치되어 있는 영구자석(51a, 51b)은, 평판상이며, 둘레 방향 및 축 방향으로 연장되어 있다. 영구자석(51a)과 영구자석(51b)은, 서로 평행하게 직경 방향으로 간격을 두고 배열되어 있다. 또한, 직경 방향으로는, 직경 방향 내측의 영구자석(51b)과 외측의 영구자석(51a)이, 동일한 극성을 갖도록 배열되어 있다. 즉, 내측의 영구자석(51b) 및 외측의 영구자석(51a)은 모두 직경 방향 내측의 면이 N극, 외측의 면이 S극이라는 제1 배열 또는 모두 직경 방향 내측의 면이 S극, 외측의 면이 N극이라는 제2 배열 중 어느 하나이다. 또한, 둘레 방향으로 서로 인접한 둘레 각도 영역의 영구자석끼리는, 한쪽이, 제1 배열인 경우는, 다른 쪽은 제2 배열로 되어 있다.
고정자(20)는, 고정자 철심(21) 및 전기자 권선(24)을 갖는다. 고정자 철심(21)은, 축 방향으로 적층된 평판인 적층판을 갖는다. 적층판의 직경 방향 내측에는, 회전자(10)의 직경 방향 외측에 갭(25)을 통해 대향하여, 축 방향으로 연장된 복수의 고정자 슬롯(23)이 형성되어 있다. 즉, 고정자 철심(21)의 직경 방향 내측에는, 내측을 향해 돌출되는 복수의 고정자 티스(22)가 형성되어 있다. 각각의 고정자 티스(22)에는, 전기자 권선(24)이 권취되어 있다.
각각의 둘레 각도 영역의 둘레 방향 양단의 직경 방향은 q축 방향, 각각의 둘레 각도 영역의 둘레 방향 중앙의 직경 방향은 d축 방향으로 되어 있다. 또한, 도 1에 있어서 영구자석(51a, 51b)에 의한 자속 φ1을 2점 쇄선으로 도시하고 있다.
도 1에서는, 자속 φ1로서는, 시계 방향의 자속과, 반시계 방향의 자속이 도시되어 있다. 예컨대, 시계 방향의 자속 φ1은, 도 1의 도시되어 있지 않은 우측의 둘레 영역에 설치된 영구자석 사이에서, 시계 방향의 폐쇄된 자속선을 형성하고 있다. 또한, 반시계 방향의 자속 φ1은, 도 1의 도시되어 있지 않은 좌측의 둘레 영역에 설치된 영구자석 사이에서, 반시계 방향의 폐쇄된 자속선을 형성하고 있다. 직경 방향으로는, 자속 φ1은 d축을 따라 형성된다.
한편, 고정자 철심(21)에 생기는 회전 자계에 의한 릴럭턴스 성분의 자속 φ2는, 회전자 철심(12)에 형성되고, 자기 저항이 되는 플럭스 배리어(31a, 31b)를 통하지 않고, 플럭스 배리어(31a, 31b) 사이의 회전자 철심(12)의 통로를 따라 형성된다. 따라서, 직경 방향으로는, 자속 φ2는 q축을 따라 형성된다.
릴럭턴스 성분 자속 φ2에 의한 자계는, 고정자(20)에서 보아 먼 쪽, 즉 직경 방향 내측일수록 작아진다. 이 자속 φ2에 의한 자계는, 영구자석(51a, 51b)에 대하여 감자 효과를 부여하는 역자계가 될 수 있다. 따라서, 직경 방향 외측의 영구자석(51a)에 작용하는 역자계의 강도는, 직경 방향 내측의 영구자석(51b)에 작용하는 역자계의 강도보다 커진다.
도 3은 영구자석의 자기 이력 특성의 예를 도시한 도면이다. 횡축은 자장 H의 강도, 종축은 자속 밀도 B이며, 실선으로 도시하는 히스테리시스 특성을 갖는 B-H 곡선 중 제2 상한(象限) 부분, 즉 감자 곡선은, 자장이 역방향으로 걸린 경우의 자장의 강도에 대한 합계 자속 밀도의 관계를 나타내고 있다. 자속 밀도를 제로로 하는 자장의 강도, 즉 횡축과의 교점인 유지력 HCB는, 감자 효과에 대한 영구자석의 내력인 감자 내력에 대응하고 있기 때문에, 이들을 감자 내력이라고 총칭한다.
또한, B=μ0H+J(μ0은 진공의 투자율)의 관계로부터 구한 자기 분극 J를 종축에 취하면, 자기 분극 J와 자장의 강도 H의 관계를 나타내는 J-H 곡선이, 도 3의 파선과 같이 얻어진다. 이 J-H 곡선 중 제2 상한 부분인 감자 곡선과 횡축과의 교점인 고유 유지력 HCJ는, 자석 재료에 고유한 값이며, 자석 재료의 자석으로서의 감자 내력의 지표이다. 한편, 유지력 HCB는, 자석 재료와 함께 자석의 형상에도 의존한다.
이상의 것으로부터, 역자계가 큰 장소에서는, 유지력 HCB 혹은 고유 유지력 HCJ가 큰, 즉 감자 내력이 큰 영구자석을 사용할 필요가 있다. 반대로, 역자계가 작은 장소에서는, 그것에 따른 유지력 HCB 혹은 고유 유지력 HCJ인 것을 사용하면 좋다.
본 실시형태에 있어서는, 직경 방향 외측, 직경 방향 내측 각각에 있어서, 필요로 되는 감자 내력을 만족시키는 유지력 HCB 혹은 고유 유지력 HCJ를 갖는 영구자석을 이용한다. 즉, 직경 방향 외측의 영구자석(51a)의 필요한 레벨에 대한 여유도를, 직경 방향 내측의 영구자석(51b)의 필요한 레벨에 대한 여유도와 같은 정도로 하고 있다. 구체적으로는, 직경 방향 내측의 영구자석(51b)의 유지력 HCB 혹은 고유 유지력 HCJ를, 직경 방향 외측의 영구자석(51a)의 유지력 HCB 혹은 고유 유지력 HCJ보다 작게 하고 있다.
즉, 영구자석의 감자 내력은, 직경 방향 외측의 영구자석(51a)에 비하여, 직경 방향 내측의 영구자석(51b) 쪽이 작게 되어 있다. 또한, 영구자석이 직경 방향으로 3열 이상인 경우도 마찬가지이다. 기본적으로는, 감자 내력은, 가장 외측의 영구자석으로부터 가장 내측의 영구자석에 이를 때까지 단조 감소한다. 예컨대, 직경 방향 최외측을 A, 그 내측을 B, B의 내측을 C, 직경 방향 최내측을 D로 하는 4개의 영구자석이 있는 경우에 설명한다. 각각의 감자 내력을, YA, YB, YC, YD로 한다. 단조 감소의 경우의 예로는, YA>YB>YC>YD, YA>YB=YC=YD, YA=YB>YC=YD, YA=YB=YC>YD, YA>YB>YC=YD, YA>YB=YC>YD, YA=YB>YC>YD와 같은 경우가 있다.
영구자석의 고유 유지력 HCJ를 바꾸는 방법으로는, 영구자석의 재료의 종류를 바꾸는 방법이 있다. 또한, 영구자석의 유지력 HCB를 바꾸는 방법으로는, 영구자석의 형상을 바꾸는 방법이 더 있다.
영구자석의 재료의 종류로서는, Dy(디스프로슘)의 함유량이 많은 네오디뮴 자석, Dy의 함유량이 적은 네오디뮴 자석, 혹은 페라이트 자석 등이 있다. 이들 중에서는, Dy의 함유량이 많은 네오디뮴 자석의 고유 유지력 HCJ이 가장 크지만 상대적으로 고가이다. 또한, 페라이트 자석의 고유 유지력 HCJ이 가장 작지만 상대적으로 염가이다. 따라서, 적어도, 최내층의 영구자석을 페라이트 자석으로 하고, 그 외측도, 가능한 범위에서 페라이트 자석으로 함으로써, 비용 저감을 도모할 수 있다.
또한, 영구자석의 두께를 바꾸는 것으로도 HCB를 조정할 수 있다. 일반적으로, 자석 폭을 넓게, 두께를 얇게 한 쪽이, 적은 자석량으로 많은 자속을 취출할 수 있다. 그러나, 두께를 얇게 하면 유지력 HCB가 감소하기 때문에, 어느 일정 이상의 두께는 필요하게 된다. 그래서, 역자계가 큰 직경 방향 외측의 영구자석(51a)에서는, 역자계의 크기에 맞춰 자석 두께 즉 직경 방향의 치수를 두껍게 하고, 그 분폭 즉, 둘레 방향의 치수를 좁게 한다. 반대로, 역자계가 작은 직경 방향 내측의 영구자석(51b)에서는, 감자되지 않을 정도로 자석 두께를 얇게 하고, 폭을 넓게 한다. 폭을 넓게 함으로써 자속량을 늘려, 자석 토크를 유효하게 활용할 수 있다.
종래 기술에서는, 직경 방향 내측, 직경 방향 외측 모두 동일 종류의 자석을 이용하고 있었기 때문에, 직경 방향 외측에서의 감자 내력을 만족하도록 영구자석을 선정하면, 직경 방향 내측에 있어서는 감자 내력이 과잉으로 되어 있었다. 본 실시형태에 있어서는, 배치하는 장소에 따라 영구자석의 종류를 바꾸는 것, 자석 두께와 폭을 적절히 선정하는 것, 자기 저항을 가능한 한 크게 한 브리지를 이용함으로써, 각각에 필요한 감자 내력을 확보하면서, 종래의 영구자석식 회전 전기 머신과 동등한 특성을 유지하면서, 비용 저감을 도모할 수 있다.
[그 밖의 실시형태]
이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였으나, 실시형태는 예로서 제시한 것으로서, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 또한, 실시형태는, 그 밖의 여러 가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다.
실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.
10 : 회전자 11 : 로터 샤프트
12 : 회전자 철심 13a, 13b : 관통 구멍
14a, 14b : 영구자석용 공간 20 : 고정자
21 : 고정자 철심 22 : 고정자 티스
23 : 고정자 슬롯 24 : 전기자 권선
25 : 갭 31a, 31b : 플럭스 배리어
41a, 41b : 영구자석 42a, 42b : 브리지
45 : 영구자석식 회전 전기 머신 51a, 51b : 영구자석
52a, 52b : 브리지 100 : 영구자석식 회전 전기 머신

Claims (7)

  1. 회전 가능하게 피봇 지지되고 회전축 중심에서 축 방향으로 연장되는 로터 샤프트와,
    각각의 둘레 각도 영역에 있어서 상기 회전축 중심을 향해 볼록한 곡면형으로 둘레 방향으로 넓어져 상기 축 방향으로 연장된 복수의 플럭스 배리어와 상기 플럭스 배리어의 각각의 둘레 방향 중앙의 영구자석용 공간이 형성되고, 상기 로터 샤프트에 고정되며, 상기 축 방향으로 적층된 복수의 강제(鋼製) 평판으로 이루어진 적층판을 갖는 회전자 철심과,
    상기 영구자석용 공간 내의 각각에 배치되고, 직경 방향으로 서로 인접한 것 끼리에 있어서, 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해, 영구자석의 감자(減磁) 내력이 단조감소하고 있는 복수의 영구자석과,
    상기 회전자 철심의 외주에 상기 회전자 철심과 간격을 두고 설치되며, 서로 둘레 방향으로 간격을 두고 배열되고 상기 축 방향으로 연장되어 반경 방향의 내측을 향해 돌출되는 복수의 고정자 티스가 형성된 고정자 철심과,
    상기 복수의 고정자 티스에 권취된 전기자 권선
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전 전기 머신.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 영구자석은, 서로 상이한 재료를 갖는 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전 전기 머신.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 영구자석은, 적어도 직경 방향의 최내층의 페라이트 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전 전기 머신.
  4. 제1항에 있어서, 상기 영구자석용 공간은, 상기 플럭스 배리어의 직경 방향의 폭보다 얇게 둘레 방향 및 상기 축 방향으로 넓어진 평판형의 공간인 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전 전기 머신.
  5. 제1항에 있어서, 상기 직경 방향 외측에 배치된 영구자석의 두께는, 상기 직경 방향 내측에 배치된 영구자석의 두께 이상이며, 상기 직경 방향 외측에 배치된 영구자석의 폭은, 상기 직경 방향 내측에 배치된 영구자석의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전 전기 머신.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적층판에는, 상기 영구자석용 공간을 사이에 둔 양측의 플럭스 배리어의 각각에 걸쳐 있도록 직경 방향으로 브리지가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전 전기 머신.
  7. 회전 가능하게 피봇 지지되고 회전축 중심에서 축 방향으로 연장되는 로터 샤프트와,
    각각의 둘레 각도 영역에 있어서 상기 회전축 중심을 향해 볼록한 곡면형으로 둘레 방향으로 넓어져 상기 축 방향으로 연장된 복수의 플럭스 배리어와 상기 플럭스 배리어의 각각의 둘레 방향 중앙의 영구자석용 공간이 형성되고, 상기 로터 샤프트에 고정되며, 상기 축 방향으로 적층된 복수의 강제 평판으로 이루어진 적층판을 갖는 회전자 철심과,
    상기 영구자석용 공간 내의 각각에 배치되고, 직경 방향으로 서로 인접한 것 끼리에 있어서, 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해, 영구자석의 감자 내력이 단조감소하고 있는 복수의 영구자석
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전자.
KR1020160125478A 2015-10-02 2016-09-29 영구자석식 회전자 및 영구자석식 회전 전기 머신 KR101877126B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-196916 2015-10-02
JP2015196916A JP6781536B2 (ja) 2015-10-02 2015-10-02 永久磁石式回転子および永久磁石式回転電機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170040105A true KR20170040105A (ko) 2017-04-12
KR101877126B1 KR101877126B1 (ko) 2018-07-10

Family

ID=57042735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160125478A KR101877126B1 (ko) 2015-10-02 2016-09-29 영구자석식 회전자 및 영구자석식 회전 전기 머신

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20170098969A1 (ko)
EP (1) EP3151386B1 (ko)
JP (1) JP6781536B2 (ko)
KR (1) KR101877126B1 (ko)
CN (1) CN106560983A (ko)
SG (1) SG10201608140PA (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10211692B2 (en) * 2016-08-11 2019-02-19 Hiwin Mikrosystems Corp. Permanent magnet motor
JP6939543B2 (ja) 2017-07-21 2021-09-22 株式会社デンソー 回転電機
US11843334B2 (en) 2017-07-13 2023-12-12 Denso Corporation Rotating electrical machine
CN114552828B (zh) 2017-07-21 2023-08-15 株式会社电装 旋转电机
CN111557069A (zh) 2017-12-28 2020-08-18 株式会社电装 旋转电机
JP6927186B2 (ja) 2017-12-28 2021-08-25 株式会社デンソー 回転電機
CN111512519B (zh) 2017-12-28 2022-10-11 株式会社电装 旋转电机
JP7006541B2 (ja) 2017-12-28 2022-01-24 株式会社デンソー 回転電機
JP6939750B2 (ja) 2017-12-28 2021-09-22 株式会社デンソー 回転電機
JP6922868B2 (ja) 2017-12-28 2021-08-18 株式会社デンソー 回転電機システム
DE112018006717T5 (de) 2017-12-28 2020-09-10 Denso Corporation Rotierende elektrische Maschine
JP2019165586A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 本田技研工業株式会社 回転電機
GB2574450A (en) * 2018-06-07 2019-12-11 Continental Automotive Gmbh Rotor, electric machine and vehicle
CN114072986B (zh) * 2019-06-25 2024-01-19 株式会社电装 电动机
WO2021106682A1 (ja) * 2019-11-25 2021-06-03 株式会社豊田自動織機 回転電機のロータ
DE112020006839T5 (de) 2020-03-05 2022-12-15 Denso Corporation Rotierende elektrische Maschinen
EP4012893A1 (en) * 2020-12-10 2022-06-15 Volvo Car Corporation Electric machine
JP2023006397A (ja) * 2021-06-30 2023-01-18 日本電産株式会社 回転電機

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002119027A (ja) 2000-10-12 2002-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電動機
JP2002272031A (ja) * 2001-03-07 2002-09-20 Aisin Seiki Co Ltd シンクロナスリラクタンスモータ
JP2006121765A (ja) 2004-10-19 2006-05-11 Mitsubishi Electric Corp リラクタンス式回転電機
WO2013098912A1 (ja) * 2011-12-26 2013-07-04 三菱電機株式会社 回転子

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10271722A (ja) * 1997-03-21 1998-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 永久磁石埋め込みロータ
JP3818340B2 (ja) * 1997-09-26 2006-09-06 株式会社富士通ゼネラル 永久磁石電動機
JP3507395B2 (ja) * 2000-03-03 2004-03-15 株式会社日立製作所 回転電機及びそれを用いた電動車両
JP2011083066A (ja) * 2009-10-02 2011-04-21 Osaka Prefecture Univ 永久磁石補助形同期リラクタンスモータ
JP2011097783A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Aisin Aw Co Ltd 回転電機のロータ
JP5328821B2 (ja) * 2011-02-03 2013-10-30 トヨタ自動車株式会社 回転電機用回転子
DE102014201740A1 (de) * 2013-02-01 2014-08-07 Ksb Aktiengesellschaft Rotor, Reluktanzmaschine und Herstellungsverfahren für Rotor
JP2015033239A (ja) * 2013-08-02 2015-02-16 オークマ株式会社 回転子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002119027A (ja) 2000-10-12 2002-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電動機
JP2002272031A (ja) * 2001-03-07 2002-09-20 Aisin Seiki Co Ltd シンクロナスリラクタンスモータ
JP2006121765A (ja) 2004-10-19 2006-05-11 Mitsubishi Electric Corp リラクタンス式回転電機
WO2013098912A1 (ja) * 2011-12-26 2013-07-04 三菱電機株式会社 回転子

Also Published As

Publication number Publication date
EP3151386B1 (en) 2018-10-31
EP3151386A1 (en) 2017-04-05
CN106560983A (zh) 2017-04-12
KR101877126B1 (ko) 2018-07-10
US20170098969A1 (en) 2017-04-06
JP6781536B2 (ja) 2020-11-04
SG10201608140PA (en) 2017-05-30
JP2017070170A (ja) 2017-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101877126B1 (ko) 영구자석식 회전자 및 영구자석식 회전 전기 머신
EP3457534B1 (en) Rotating electric machine
CN109565198B (zh) 转子以及磁阻马达
US8829758B2 (en) Rotary electric machine
US9013082B2 (en) Rotating machine and rotor thereof
JP5752272B2 (ja) 回転子およびモータ
WO2017085814A1 (ja) 電動機および空気調和機
JP6933299B2 (ja) 回転電機の回転子構造
US20140210296A1 (en) Rotor for permanent magnet type motor, method of manufacturing rotor for permanent magnet type motor, and permanent magnet type motor
CN108028565B (zh) 转子
JP2018113782A (ja) 回転電機ロータ
JP6156122B2 (ja) 磁石埋込型モータのロータ構造
CN105164897A (zh) 永磁铁电动机
JP6507956B2 (ja) 永久磁石式回転電機
JP6112970B2 (ja) 永久磁石式回転電機
JP6357859B2 (ja) 永久磁石埋め込み式回転電機
JP2018098936A (ja) 磁石ユニット
JP6440349B2 (ja) 回転電機
KR20200114258A (ko) 모터
US12051944B2 (en) Rotor, motor, and drive device
CN113541348A (zh) 旋转电机
WO2020146309A1 (en) Interior permanent magnet electric machine with tapered bridge structure
JP2012044769A (ja) 回転機のロータ
KR20170048014A (ko) 로터 플레이트, 로터 조립체 및 이를 포함하는 모터

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant